Рассматривается проблема реализации аналитических подходов к улучшению эксплуатационных характеристик чувствительных элементов (ЧЭ) в автономных режимах функционирования бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Предлагаемое решение опирается на приведение задачи цифровой обработки сигналов ЧЭ к калмановской конструкции и ее настройке на функционирование в условиях априорной неопределенности и возможных аномальных измерений. Результаты исследований подтверждают эффективность объединения в едином технологическом цикле процедур многоуровневой обработки сигналов инерциальных ЧЭ: полиномиального сглаживания сигналов; адаптивно-робастного оценивания инструментальных дрейфов ЧЭ; определения текущего уровня надежности ЧЭ. При таком подходе шумовые составляющие погрешностей ЧЭ подавляются на этапе сглаживания сигналов, а автокоррелированные (систематические) – на этапе оценивания дрейфов с учетом информации о моделях шумов и инвариантах. Кроме того, по оценке текущего уровня надежности ЧЭ возможно принимать решение о дальнейшей эксплуатации ЧЭ в составе бесплатформенных инерциальных навигационных систем Ключевые слова: волоконно-оптический гироскоп, диагностика, прогнозирование, надежность