姿态可以用来描述载体在空间中的相对位置,广泛应用于航空、航海、车辆和导弹等武器国防工业;随着科学技术的发展,人民生活质量发生了天翻复地的变化,姿态测量技术已经逐渐深入至国民生活中的各个领域,比如汽车、智能机器人、塔吊以及煤矿轨迹测量等。根据不同的测量原理,姿态测量技术可以分为基于地球磁场的测量方式和基于地球自转的测量方式,后者的精度高于前者,前者的成本低于后者,因此研制一种兼备高精度和低成本特点的姿态测量装备势在必行。本文以研制一种基于地球磁场的姿态测量装备为目的,论述了姿态测量的技术研究背景和技术现状,并研究了基于磁场的姿态测量技术理论和测量原理;为了提高测量系统的测量精度,分析了系统误差产生来源并对其进行修正,最终实现了一种具有高精度、低成本和便携式特点的姿态测量装备。本文主要研究内容如下:首先,论述了姿态测量的技术研究背景和技术现状,确定了基于磁性传感器和加速度传感器的姿态测量系统方案,并从地球磁场模型和重力场模型出发,研究了基于磁场的姿态测量技术理论和测量原理。其次,完成了基于磁阻传感器和加速度传感器的姿态测量系统的总体方案设计,在总体方案的基础上设计了系统的硬件电路,包括传感器部分电路、蓝牙传输电路、微处理器电路、模数转换电路、电源电路。在硬件电路的支持下,借助Keil开发平台实现了测量系统的软件开发,最终完成整个测量部分的设计。再次,为了提高测量系统的测量精度,详细分析了测量系统的误差来源,并建立了误差模型和修正方程以此实现误差补偿;为了实现上述误差修正过程,本文开发了基于C++语言的上位机标定软件。最后,基于Android Studio集成开发环境开发了用于手机智能终端的应用软件,完成了姿态测量系统的联机调试;为了测试测量系统的精度,本文进行了温度、振动以及冲击等环境试验,试验结果表明本文研制的姿态测量系统在满足测量精度的前提下有效降低了成本,实现了预期的研究目标。