姿态测量在工业控制、军事装备、航海航空航天等控制领域有重要的作用,而姿态传感器是检测载体姿态变化的重要工具。随着MEMS惯性测量传感器技术的发展,利用MEMS惯性测量器件制作的姿态传感器已应用到了各个领域。本课题采用MEMS倾角传感器和MEMS陀螺仪的组合,检测载体相对于载体坐标系的俯仰、横滚姿态信息,应用于国内某型迫榴炮随动系统的炮塔姿态检测,实现整个系统的精确打击目的。本文首先从MEMS技术和姿态传感器发展现状出发,通过分析本课题中姿态传感器的应用环境和功能,设计出姿态传感器的整体测量方案和框架。课题从MEMS惯性测量器件原理出发,分析MEMS惯性器件测量误差来源,对其误差来源进行归类和分析,建立了测量值、误差来源和真实值之间的关系,从而推导出误差补偿模型。然后采用最小二乘法、时间序列分析法以及卡尔曼滤波对测量数据进行了简单的分析和初步补偿。论文从姿态传感器的数据处理、数据标定、硬件原理和软件的编写等方面对系统进行了设计。从功能实现和稳定性可靠性出发,硬件加入电磁兼容抗干扰设计,利用经纬仪和旋转台对传感器数据进行标定、校验,实现了高精度姿态传感器的测量功能。最后完成姿态传感器实验室的调试、标定和电磁兼容环境试验。经过测试表明,本课题研制的姿态传感器在静态测量试验中绝对误差不超过±0.03°,动态测试中绝对误差小于±1°。在电磁兼容试验和环境试验中表现良好,长期运行性能稳定。证明了姿态传感器的方案设计合理,MEMS惯性测量器件误差模型建立准确,传感器数据处理方法行之有效,基本达到了系统的性能要求。