姿态检测系统是一类利用姿态传感器实时获取运动物体的偏航角、横滚角和俯仰角的设备,无论在航空航天、工业控制等高端领域,还是在虚拟现实、民用无人机等民用领域都发挥着重要的作用。传统的使用单个的器件测量载体的姿态的方式误差较大,随着MEMS惯性传感器和磁阻传感器的不断发展,设计多传感器组合测姿系统成为可能。为了更好的满足民用和消费电子领域的需求,该系统应该满足小型化、实时传输、低功耗、可靠性高、成本低、集成度高等特点。本文设计了一款实时小型化姿态检测系统,选用了集成三轴陀螺仪和加速度计的六轴MEMS惯性测量单元BMI160,磁传感器HMC5883L作为其主要的敏感单元,实时采集载体的运动数据。选用STM32F103T8U6作为系统核心处理器,实时收集传感器数据,并结合多传感器数据融合算法,解算出载体的姿态信息,并以串口通信的方式将解算得到的数据传入到上位机中进行实时显示。论文主要研究了基于惯导技术的姿态测量基本原理和方法,通过对比三种常见的用于描述载体姿态信息的方向余弦矩阵法、欧拉角法和四元数法的优缺点,确定了四元数作为姿态信息的表述方法,推导了四元数的更新方程,同时,也详细的介绍了常用的梯度下降算法、互补滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法等在姿态检测系统中的运用。此外,对各个传感器在使用之前都进行了参数的校准。最后,使用本文设计的一套姿态检测系统进行了实验测试,从静态稳定性、动态跟踪、等方面对实验进行对比分析。实验结果验证了所设计的姿态检测系统符合设计期望。