末敏弹是一种低成本的智能弹药,能够高效的击毁破坏装甲目标,末敏弹运动参数的测量在其研制中具有重要意义。而随着微惯性传感器研究的进步,微惯性测量系统有着低成本、中精度、小尺寸、低功耗等特点。本文针对无伞末敏弹姿态测量问题,使用低成本的微惯性测量单元,设计了卡尔曼滤波器,以估算末敏弹在空中的运动姿态,得到末敏弹的扫描运动参数。根据空气动力学理论,对末敏弹扫描运动时的受力情况进行分析,建立了末敏弹的扫描运动微分方程。建立末敏弹弹体坐标系和导航参考坐标系,用来描述末敏弹的姿态,并得到了末敏弹的扫描运动参数中扫描角和扫描转速与姿态角之间的关系。根据组合姿态测量系统的原理,分别设计了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波及容积卡尔曼滤波算法,以四元数作为状态向量,以加速度计和地磁传感器输出数据作为观测向量,实现了数据融合,更加精确的估计出末敏弹的姿态角。针对末敏弹高速旋转对加速度计输出影响问题,提出了通过判断加速度计输出误差来改变量测噪声矩阵的方法,有效改善了高动态条件下的姿态估计精度。通过实验验证了算法的有效性,设计了末敏弹投放试验测试平台,最后将算法应用于末敏弹模型的空中投放试验中,用来对末敏弹扫描运动参数进行实测,利用无人机进行了末敏弹的空中投放试验,并将卡尔曼滤波算法应用于末敏弹的姿态解算中,得到末敏弹的扫描运动参数,为末敏弹的扫描运动特性研究及末敏弹外形及结构设计改进提供了实验依据和指导。