在航天星箭产品研制过程中,模拟释放试验环境下的位移、姿态等目标运动特性获取对研究产品组合件释放机构的设计验证和性能考核具有重要的意义。在传统的试验中,往往采用光学测试方法,随着组合件的结构和运动形式的多样化和复杂化,比如释放试验出筒前的筒内运动过程、出筒后的自旋转运动以及组合件的伸展结构展开,单一的光学测试的应用局限性逐步显现,无法完成试验各项参数的高精度测试和综合测量。本文以MEMS线加速度计和角速率传感器为主体集成的位姿测量系统的设计思路,通过高频快速采样运动物体的三个正交轴方向的线加速度和角速率信息,经A/D数模变换电路转换为数字信号,使用ARM+FPGA电路完成数据补偿和储存,通过导航解算程序计算各传感器信息实现位置速度、姿态角度的测量。本研究从产品试验的实际应用需求入手,分析并提出了测量系统的采样率、存储空间和外形尺寸的指标;结合释放目标的运动特性和测量需求,选取耐振动和冲击的位姿测量系统传感器封装结构;根据MEMS线加速度计和角速率传感器的基本原理和温漂特性,通过温度传感器的敏感变化修正和数学模型补偿,优化位姿测量系统的测量精度;设计初始对准的不同坐标系下的参数定义,应用四元数法完成运动参数位移速度和姿态角度的导航解算。综合试验需求、试验环境、测试应用特点、实现方式和数据综合分析等方面要求,研究设计出一套适用于模拟释放试验的高采样和高精度的IMU位姿测量系统。