航姿参考系统是军用和民用飞行器、制导武器等必备航电系统,航姿参考系统的输出稳定性与精确性直接影响着飞行器的姿态控制。现代飞行器需要一个小型的航姿参考系统作为主要惯导设备的备份,同时未来先进飞行器要求航姿参考系统向着小体积、低重量、高集成度的方向发展。本课题采用Micro Chip公司的PIC32MX系列的32位MCU作为主控单元,设计了基于MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)惯性器件的航姿参考系统,满足现代飞行器的需求和未来飞行器的发展方向,对我国先进飞行器的飞行性能提高具有显著的工程应用价值和现实意义,其潜在的应用前景和效益非常显著。论文主要工作如下:首先,本文介绍了捷联惯性导航基本理论及工作原理,包括惯性系统中常用的坐标系定义、载体的姿态角与坐标转换、捷联导航算法的分类。其中,重点研究了本文采用的四元数算法。其次,本文结合捷联参考系统微型化、高集成度的特点,建立了系统整体设计方案,以PIC32MZ2048EFM为主控器,以加速度计、陀螺仪、气压计和GPS模块为测量单元,通过EAGLE和MPLAB X IDE集成开发环境,设计了捷联航姿参考系统。最后,针对所设计的捷联航姿参考系统进行了环境适应性研究,验证本系统设计方案的可行性。