航姿参考系统(Attitude&Heading Reference System,AHRS)作为现代飞行器必备的航电系统可以为载体实时地提供姿态与航向信息。由于未来飞行器小型化、智能化与高机动化的发展需求,基于MEMS惯性传感器的MEMS航姿参考系统发展潜力巨大。现代飞行器由于其飞行特性不断提升和飞行环境不断恶化,提高MEMS航姿参考系统的输出精度和优化机载复杂环境下的输出性能是十分必要的。本文研究工作是基于某型机载MEMS航姿参考系统的设计研制而完成。论文根据该型号航姿系统的总体设计需求,研究了MEMS航姿参考系统中的软、硬件实现关键技术。首先,论文基于机载MEMS航姿参考系统硬件平台的构建和软件算法的设计,分析了组成MEMS航姿参考系统的传感器误差模型,通过温度误差建模方法、标定方法及ALLAN方差随机误差辨识技术对传感器误差进行补偿。其次,论文开展了针对飞机处于低动态状态下基于加速度计信息内阻尼MEMS航姿参考系统算法研究,并设计了一种基于惯性/卫星/大气多信息融合技术的卡尔曼滤波方法,通过引入大气数据系统辅助速度信息,优化了机载航姿参考系统机动状态下的性能表现。随后论文结合机载可用信息源,开展了基于加速度计/大气数据系统及卫星导航系统辅助的多源融合导航技术研究,通过对比分析AHRS/GNSS、AHRS/ADS等多源组合航姿参考系统模式,分析了机载航空环境下不同模式组合优先级及优缺点,并设计了一种多源信息融合联邦滤波算法,有效提高了导航融合的可靠性和精度。最后,针对该型MEMS航姿系统,先后开展了温度误差、标定误差补偿试验以及航姿系统的静态、动态跑车试验验证,试验结果达到预期要求,全面验证了本文设计方案及所提出算法的可行性和有效性。目前该型号航姿系统已经完成状态锁定,由初样机转入试样机阶段。