以冗余微机械惯性测量单元（MEMS-IMU）为核心部件的捷联惯导系统,可兼顾高可靠性和强自主性等优点,在飞机、船舶、机器人、医学等领域应用广泛。由于惯导系统的主要误差源来自MEMS器件误差,因此可采用冗余MEMS-IMU误差补偿技术提高捷联惯导系统的导航精度。在实际工程应用中,由于冗余配置方案的多样性,存在现有的冗余惯性测量单元标定方法不能普遍应用的问题。因此对冗余MEMS-IMU随机误差补偿和标定技术的研究具有重要意义。学位论文以冗余式捷联惯导系统为研究对象,以提高系统精度和可靠性为目标,研究冗余式MEMS-IMU的误差特性、MEMS随机误差补偿技术、冗余MEMS-IMU的标定技术。主要工作内容如下:首先,冗余式MEMS-IMU误差分析。分析MEMS器件的随机误差特性;分析冗余式MEMS-IMU的安装误差,刻度因数误差,常值误差,确定了误差模型;分析传统标定方法存在的问题,为后续冗余MEMS-IMU随机误差补偿和标定奠定基础。其次,传统MEMS陀螺随机误差模型仅根据陀螺一次输出数据建立,但是随着MEMS陀螺使用环境发生变化,导致建立的随机误差模型参数发生变化,针对这一问题,提出改进方法对模型参数进行实时更新。针对滤波过程中系统噪声阵不准确导致滤波效果差的问题,提出一种基于R~2-AKF滤波的随机误差补偿方法。并设计动静态实验对算法进行验证。再次,设计冗余式捷联惯导陀螺仪的实验室标定方案。针对传统的冗余MEMS-IMU误差模型精度低,计算复杂等问题,采用小角度旋转向量法对误差模型进行改进。针对观测矩阵的秩小于状态量,系统不完全可观的问题,提出一种零空间扩增算法,提高系统的可观测性。针对基于Kalman滤波的标定方案仅适用于线性系统的问题,提出一种基于AEKF滤波的冗余MEMS-IMU的标定方案。最后,以四冗余MEMS-IMU为实验对象,借助三轴惯导系统测试转台,进行四冗余MEMS-IMU随机误差补偿和标定试验,来验证基于R~2-AKF滤波的随机误差补偿方法和基于AEKF滤波的冗余MEMS-IMU的标定方案的有效性,试验结果表明,随机误差与确定性误差补偿后,陀螺量测精度大幅提高。