旋转弹为近程、低空、快速反应的单舰防空导弹，为提高其精确打击能力，迫切需要配备导航系统提供全程制导能力。旋转弹高速自旋的特点限制了传统惯导系统中陀螺仪的应用，同时旋转弹小体积的特点对惯导系统的尺寸也提出了严格要求。因此，本文围绕适用于高速旋转、小体积的惯性测量系统，以弹旋基准为应用目标展开研究工作。 针对陀螺仪难以应用于高速旋转的特点，采用无陀螺设计。为解决无陀螺惯性测量系统输出误差发散快的难点，设计和提出了：(1)从加速度计的配置形式入手，采用能够从原理上消除由加速度计体积带来误差的一种九加速度计配置形式，提高系统的实用性，提供全姿态信息；同时，针对弹旋基准的实际应用，设计了一种完全平面安装的八加速度计配置形式，有效降低安装误差，提供滚转角信息。(2)充分利用多加速度计输出的冗余信息，提出自滤波思想，将冗余信息作为观测方程，提高系统输出精度。(3)将磁强计引入惯性测量系统进行组合设计，抑制系统输出误差的快速发散。(4)从姿态解算精度和实时性考虑，采用了基于四元数描述的姿态解算方法，以及基于二阶插值的非线性Kalman滤波进行信息融合。通过以上手段，提高了所设计系统的实用性和精度，并得到了系统的仿真验证。 针对惯性测量系统小体积的特点，一方面采用双轴MEMS加速度计，提高系统的集成度；另一方面设计了微小型惯性测量解算系统的数字部分。针对项目实际需要，综合考虑了解算系统的体积、功耗和计算速度，优化设计了一种新的硬件配置形式和软件工作流程，实现了仅由DSP控制AD的弹载解算系统。 为进一步提高和验证所研制系统在旋转弹上的可用性，对所研制系统进行了标定和补偿实验。由于采用大量程的MEMS加速度计，器件灵敏度低，传统的静态标定补偿效果不理想。基于实验室的自研制高速转台，进行了所研制系统的实验弹模拟实验，并设计了系统的动态标定与补偿方案。通过标定多个单一高转速下的系统动态误差模型，并采用分段曲线拟合方法，得到了包括转台加速过程在内的完整动态误差模型，并通过实验验证了标定补偿方案的有效性和可重复性。