随着未来战争形式逐渐向局部战争转化，常规战争仍然是主要战争解决手段。最佳的战争效果就是使用最小的代价创造出最大的杀伤价值，那么实施精确打击则成为现代战争的主要作战方式，随之衍生的常规武器制导化改造则成为必然趋势。针对制导弹药弹体空间狭窄的特点和高过载的恶劣发射环境，提出了一种基于微机电系统（MEMS）惯性器件的弹载小型抗高过载微惯性测量系统的设计方法，该系统主要由微惯性测量组合和数据采集存储装置组成。本文在探讨微惯性测量组合单元（MIMU）结构设计原则和要求的基础上，充分利用弹体空间，在满足测量精度要求的同时缩小了微惯性测量组合的体积和重量，并采用特殊的灌封材料和工艺，通过多重防护技术，极大地提高了微惯性测量组合结构的抗高过载性能。利用ANSYS力学建模仿真分析对微惯性测量组合结构设计进行可行性分析与验证，仿真结果表明该结构力学性能良好，抗过载能力强。数据采集存储装置采用现场可编程门阵列（FPGA）控制高速模数转换芯片，将采集到的弹体飞行的模拟信号转换为数字量并实时存储到FLASH中，实现全弹道内弹体飞行数据的记录。最后，建立微惯性测量组合单元的误差标定补偿模型，对系统安装误差进行补偿，以提高系统精度。通过冲击台抗高过载试验和弹载飞行测试试验对相关技术、方法进行了验证，试验表明该系统能够满足制导弹药对微惯性测量系统的小体积和抗高过载的要求，并完整记录弹体飞行过程中的数据，对制导弹药飞行姿态、位置和速度等参数的精确测量有一定的工程应用价值。