在执行飞行任务过程中,无人机的姿态信息最受关注,故无人机姿态测量系统的研究成为热点。MEMS器件由于其体积小、功耗低等特点,被广泛使用在各测量领域中。本文为满足姿态测量系统的小型化和低成本要求,设计了一种基于MEMS器件的无人机姿态测量系统,阐述了其基本工作原理、姿态解算算法和系统软硬件的设计与实现,以对无人机的姿态信息进行解算,为其姿态控制奠定基础。在姿态解算算法方面,首先,MEMS加速度计和MEMS陀螺仪作为本设计的主要测量元件,其精度对无人机姿态测量系统的精度有着重要影响,故分别对MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的信号进行低通滤波和卡尔曼滤波。其次,深入研究无人机姿态测量系统的姿态解算方法,确定四元数法作为本论文重点研究的算法,将处理完善的数据实行相应的姿态解算,得到姿态角,验证了算法的有效性。最后,根据MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的工作特性的差异,将二者滤波之后解算的姿态角进行互补滤波信息融合,输出更为精准的姿态角.此外,本文设计并给出了基于MEMS器件的无人机姿态测量系统的总体方案,分别对硬件系统和软件系统进行了模块化设计,论述了各个模块的结构和功能,实现了信号处理和姿态解算的功能。