En cuanto a un vehículo aeroespacial, el alcance de vuelo es grande y el entorno de vuelo es complejo. Además, los algoritmos de navegación existentes no pueden satisfacer las necesidades de proporcionar parámetros de navegación precisos para vehículos aeroespaciales, lo que resulta en una disminución de la precisión de navegación. Este artículo propone un algoritmo de filtrado robusto y tolerante a fallos de múltiples capas para vehículos aeroespaciales en el sistema de coordenadas inerciales de lanzamiento para abordar este problema. En primer lugar, se utiliza el sistema de coordenadas inerciales de lanzamiento como el sistema de coordenadas de referencia para el cálculo de navegación, y se establecen la ecuación de estado y la ecuación de medición del sistema de navegación en este sistema de coordenadas para mejorar la precisión de modelado del sistema de navegación. Sobre esta base, se diseña un algoritmo de filtrado robusto y tolerante a fallos de múltiples capas para estimar y compensar la entrada desconocida en la ecuación de estado en tiempo real y ajustar de manera adaptativa la matriz de varianza del ruido en la ecuación de medición. Los resultados de simulación muestran que los errores sobre los parámetros de salida del sistema de navegación integrado se reducen a través de este algoritmo, lo que mejora la precisión de estimación de actitud, velocidad y posición del sistema de navegación integrado. Además, el algoritmo mejora la tolerancia a fallos y la robustez del algoritmo de filtrado.