在车载导航和轮式机器人等民用定位场景,微电子机械系统惯性测量单元(MEMSIMU)得到了广泛地应用,且已经成为必不可少的导航手段之一。特别是,在基于航位推算(Dead-Reckoning)的自主式车辆导航定位技术中,由MEMS-IMU构成的惯性导航系统(INS)作为主导航系统,发挥着无可取代的作用。然而,MEMS-IMU因精度低且温度敏感性大,以及传统安装方式通常存在航向角不可观等原因,存在定位误差迅速累积的问题。为了降低其误差累计以提升系统导航性能,本文设计并验证了一套将MEMS-IMU安装在载体车轮中心的轮式载体导航方案。首先,将一个MEMS-IMU固定在车轮中心,并使其与车轮进行同轴旋转,利用其做周期旋转的运动特性,提取出运动速度信息,结合运动约束构造了三维速度观测信息,从而改善系统的导航定位精度。该方案从安装方式和算法设计层面取代了对里程计传感器的依赖。基于轮式机器人测试平台的实测结果表明,该方案的平面定位误差比传统安装MEMS-IMU的导航方案降低了58.53%(均方根误差),比传统MEMS-IMU和里程计组合导航方案降低了29.67%(均方根误差)。然后,由于一个MEMS-IMU安装位置(车轮中心)的特殊性,使用场景存在一定的局限性,只适用于无坡度的平面环境内,如室内环境。为了使MEMS-IMU车轮安装方案更具有通用性,本文进一步将本方案改进和完善,提出使用多个MEMS-IMU构建多系统组合定位方案。通过将多个MEMS-IMU安装在不同位置的设置,使定位系统能够适用于复杂的路面,同时利用多IMU的安装位置关系构建约束算法,定位精度得到进一步的提升。基于轮式机器人测试平台的实测结果表明,该多MEMS-IMU组合定位方案的平面定位误差(均方根误差)相比于单MEMS-IMU的导航方案降低了78.29%。