本发明公开了一种基于姿态运动学模型的惯性测量单元数据融合方法，涉及姿态测量传感器数据融合技术领域，其技术方案要点是：将运动载体的惯性测量单元实时输出的陀螺仪测量值、加速度计测量值和磁力计测量值进行归一化处理；根据陀螺仪误差模型对标准陀螺仪测量值进行校正；根据惯性测量单元的量测模型对标准加速度计测量值和标准磁力计测量值进行分层解算获得参考载体四元数姿态；将所得的参考四元数姿态和校正陀螺仪数据输入融合观测器获得姿态估计值；对姿态估计值进行误差评估，进一步获得姿态融合值和估计角速度。本发明最后给出的仿真实例表明，所设计的姿态融合方法可以有效、精确的估计出载体的姿态值和角速度值。