本发明公开了一种三轴旋转惯导系统框架不正交角自标定及补偿方法，其步骤如下：三轴旋转惯导系统通电预热并完成粗对准；三轴旋转惯导系统按预定的选择策略控制框架转动并同时进行导航解算；记录导航过程中的姿态输出与速度输出，通过递推最小二乘算法实现对三轴旋转惯导系统框架不正交角的标定；通过补偿模型补偿框架不正交角对三轴旋转惯导系统姿态输出的影响。该三轴旋转惯导系统框架不正交角的标定方法过程简单，标定精度高；同时可实现在不拆机情况下对框架不正交角的自标定，便于工程实施。框架不正交角的补偿算法易于实现，且经过补偿后三轴旋转惯导系统的姿态输出精度显著提升。