基于MEMS技术的微陀螺具有广泛的应用前景,但目前微陀螺的精度尚不能满足中高精度的应用需求,如何提高微陀螺的精度成为该领域的热点和难点问题,具有重要的理论意义与社会价值。本文研究基于虚拟陀螺技术提高MEMS陀螺测量精度的方法。利用微陀螺的特点,采用多个微陀螺构成陀螺阵列,建立虚拟陀螺,利用微陀螺误差分布特点通过卡尔曼滤波提高虚拟陀螺的测量精度。本文首先介绍了微陀螺的发展概况;对陀螺的测量原理及误差进行了分析讨论,在此基础上,建立了虚拟陀螺误差模型,介绍了基于Allan方差的陀螺误差参数测试方法并据此进行了微陀螺的Allan方差计算与误差分析。其次,介绍了采用多陀螺组合成虚拟陀螺的设计原理及卡尔曼滤波原理,推导了虚拟陀螺系统的模型与滤波方程,为提高虚拟陀螺精度,提出了一种改进的卡尔曼滤波算法,仿真结果表明,改进的卡尔曼滤波方法有效提高了滤波的精度与鲁棒性。再次,介绍了虚拟陀螺仿真系统的设计与开发。用户可通过GUI界面,输入时间参数、运动物体各项运动参数及陀螺仪与加速度计的各项误差参数后,模拟陀螺仪的输出,为设计虚拟陀螺系统提供实验仿真平台。根据仿真实验,分析讨论了虚拟陀螺中陀螺个数与测量精度的关系。仿真结果表明,陀螺个数越多,组合陀螺仪输出估计残差越小;其中六陀螺组合的虚拟陀螺输出估计残差标准差与单陀螺相比减小了85%。本文基于虚拟陀螺技术研究提高微陀螺测量精度的方法,将多个低成本低精度的微陀螺构成陀螺阵列,通过卡尔曼滤波算法,将输出数据进行融合,构成虚拟陀螺系统,仿真结果表明,虚拟陀螺的精度得到了明显提高。本文所取得的成果,对于进一步研制虚拟陀螺具有重要的借鉴意义。