当前,惯性导航系统正在得到越来越广泛的应用,在有些高技术产品应用方面(例如无人机),需要惯导系统体积非常小,结构紧凑,且成本较低。这就首先要求为惯导系统提供惯性信息(角速度和线加速度)的惯性测量单元满足上述特点。本文通过选用体积小、成本低的MEMS惯性敏感元件,采用轻便的捷联结构,使用ARM处理器进行数字信号处理等方法,研制了一种体积小、成本低,具有民用级性能的三轴惯性测量单元。本文主要研究了:1)研究了捷联惯导的基本理论和MEMS惯性敏感元件的基本工作原理。研究了使用MEMS惯性敏感元件和捷联结构搭建惯性测量单元的方法。并设计了使用模拟MEMS惯性敏感元件以及捷联结构搭建低成本小型惯性测量单元的系统方案。2)研制了单轴模拟试验版惯性测量单元,通过AGV小车搭载试验,验证了使用模拟MEMS惯性敏感元件和捷联结构的低成本小型惯性测量单元可以满足AGV小车一类的应用需要。3)根据AGV小车搭载试验发现的问题,提出了性能更高、体积更小的采用数字MEMS惯性敏感元件的惯性测量单元方案,并研制了该数字式惯性测量单元硬件。4)编制了底层软件,实现了对惯性敏感元件信号的采样功能,编制了FIR滤波和样条插值计算等DSP算法软件,实现了对采集信号的降噪和细化,编制了姿态角计算软件,较准确的测量了载体姿态角度。实验和测试结果表明,本文设计的小型惯性测量单元运行效果良好,通过数字信号处理,MEMS惯性敏感元件提供的角速度和加速度信息更加可靠,性能得以改善。