随着各种智能设备的普及,MEMS器件的应用越来越广泛。由MEMS器件为主要惯性测量单元的运动轨迹追踪技术在导航定位,人机交互等领域都有着重要的应用价值。传统的定位技术多依赖于外部的参考系,例如基于GPS的全球定位系统,虽然精度较高,但是设备复杂,成本高,开发周期长,而且受参考系的制约。本文使用集成有三轴加速度传感器和三轴陀螺仪的MEMS复合传感器MPU-6050以及ATMEGA328处理芯片设计了一套可以在三维空间内对物体自由运动轨迹进行定位和追踪的硬件系统。对于轨迹定位和追踪的原理是利用牛顿第二定律首先测得物体运动的加速度,加速度的二重积分可以得到物体的位移。针对惯性测量器件存在的测量误差设计了相应的滤波与修正补偿算法。硬件实现方面,将传感器采集到的物体加速度和角速度数据写入SD卡,然后再把SD卡内的数据传输给上位PC机,由PC机中的MATLAB软件对物体的运动数据进行处理。最后的实验部分给出了部分代码和实验结果,实验结果表明该系统受MEMS惯性器件测量误差的影响存在10%左右的定位误差,要应用于实际仍需进一部的改进与研究。