为了首次在国内将MEMS-IMU应用在某战术级项目的姿态测量上，本文研究了在较为复杂的实用环境下，MEMS-IMU及其中的MEMS惯性传感器的输出误差的机理及相应的补偿方法。由于组成MEMS-IMU的MEMS惯性传感器的工作方式与其它类型的传感器大不相同，因此开展的MEMS惯性传感器在实验条件下的误差机理研究，是补偿方法的依据。首先，本文介绍了MEMS-IMU的工作原理和研制的战术级精度MEMS-IMU样机，分析并测量了样机的各项误差，包括MEMS惯性传感器的误差与集成产生的误差，评估了在实验条件下各项误差导致的导航解算误差的大小，得到了本文的研究重点是传感器温度漂移误差与加速度灵敏度误差的抑制。然后，本文提出了用以分析微结构误差导致的输出误差的统计参数法，建立了微传感器输出误差与制造过程产生的尺寸误差的联系，可以用以预测给定制造工艺条件下传感器所能达到的误差指标。接着在考虑加工工艺步骤的基础上，分析了微加速度计温度漂移的各种可能的原因，重点分析了硅玻璃热膨胀系数失配导致的相对位移与微加速度计加工误差导致的U形梁刚度不对称综合作用的贡献，并对温度漂移的进行解析计算；建立了微加速度计结构-静电-温度多物理场耦合有限元模型并进行了温度漂移的分析仿真，还进行了温度实验，并对分析，仿真和实验的结果进行了对比验证。接着，本文分析了产生双极解耦微陀螺加速度灵敏度与温度漂移可能的原因，重点分析了在驱动力和惯性力作用下加工随机误差导致微陀螺U形梁刚度不一致使得中心质量块发生了扭转，使检测电容差不为零的现象。建立了微陀螺结构有限元模型，得到了微陀螺温度漂移与加速度灵敏度的仿真结果，再通过温度实验与离心实验对误差项的分析，仿真和实验结果进行对比验证。最后，本文针对于使用中的具体问题展开了实验研究。提出了一种MEMS-IMU整机标定补偿方法。提出了使用磁场传感器测量超过微陀螺量程的角速率的方法。介绍了进行的飞行实验，并结合飞行实验的结果验证了本文中提出的整机误差标定补偿方法，磁场测量大角速率的方法，温度漂移误差和加速度灵敏度误差的补偿方法。实验取得圆满成功，达到要求的姿态测量精度。