본 연구는 비정형 실내 환경에서 안정적인 항법 성능을 제공하기 위해 다중 교류 자기장을 활용한 항법 시스템과 거리센서, IMU를 결합한 새로운 항법 알고리즘을 제시하고, 이러한 시스템을 구현하기 위한 하드웨어를 제작한다. 여기서 비정형 실내 환경이란 안개, 광학 산란, 인체 내부, 물방울 등의 영향으로 optical sensor와 radio sensor의 사용이 제한된 환경으로 정의한다. 이처럼 전자기파의 활용이 어려운 가혹 환경에서 4개의 송신기를 통해 다중 교류 자기장을 생성하고, 수신기를 통해 중첩된 교류 자기장 신호들을 복조하여 항법에 활용한다. 이 과정에서 송신기의 전압 제어 보드를 직접 제작, 검증하여 시스템을 구성하였다. 본 논문에서는 MPS (Magnetic Positioning System)라는 알고리즘을 이용하여 추출된 자기장 벡터를 모델링하고 최소제곱법 (Least Square)을 통해 3차원 위치, 자세 6-DoF (Degree of Freedom)의 항법 결과로 도출한다. 하지만 이 시스템의 항법 결과를 분석하면서 수평 위치 (horizontal position)와 heading angle은 cm급 오차와 3deg이내의 오차를 갖는 것에 반해, 수직 위치 (height)와 Roll, Pitch에서 비교적 큰 오차가 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 비정형 실내 환경에서 수직 방향으로 자기장 잡음이 발생하기 때문인데, 이러한 한계점을 개선하기 위해 IMU와 거리 센서 (range sensor)를 결합한 새로운 형태의 EKF (Extended Kalman Filter) 알고리즘을 제시한다. 설계한 알고리즘에서는 지면과 거리 센서 측정치의 기하학적 관계를 모델링하여 3차원 포즈 (pose) 추정 오차를 감소시킨다. 마지막으로 본 논문에서 제안한 알고리즘을 검증하기 위해, 다중 교류 자기장 송신기를 설계하여 지상 실험과 비행 실험을 진행한다. 이 실험 결과를 통해, 본 논문에서 제안한 알고리즘이 자기장 왜곡으로 인한 수직 방향의 항법 성능 저하를 개선하여 3차원 항법 성능이 향상된 것을 확인한다.