慣性導航系統(tǒng) (INS) 無需GPS技術即可計算運動物體的位置、方向和速度。

INS設備通常使用加速度計和陀螺儀（即運動和旋轉傳感器），然后通過一個計算單元將數(shù)據(jù)轉換成具備可操作性的控制指令。這是基本的慣性導航系統(tǒng)，也能增加其他功能，比如通過磁傳感器和氣壓高度計進行升級。

INS運行于航位推算系統(tǒng)上，這意味著車輛的初始位置、速度和方向信息都來自外部數(shù)據(jù)源，其中可能是GPS信號接收機的數(shù)據(jù)或運營商的數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)，INS就能開始計算位置、速度和其他運動要素。隨著車輛繼續(xù)移動，基于運動傳感器收集的大量信息，INS設備持續(xù)對運動要素進行計算和更新。 

如前所述，慣性導航系統(tǒng)主要由加速度計、陀螺儀以及處理運動傳感器所提供信息的計算機組成。

陀螺儀用于測量傳感器坐標系相對于慣性參考系的角速度。慣性參考系提供了系統(tǒng)的初始方向，在此基礎上疊加角速度增量可確保慣性導航系統(tǒng)的方向始終可用。

陀螺儀提供方向信息時，加速度計會測量車輛相對于自身的線性加速度，從而提供速度和加速度方向的信息。角速度再加上線性加速度，就能提供移動中車輛所有位置變化的準確信息。

慣性導航系統(tǒng)的核心是慣性測量單元（IMU），而這些運動傳感器則是IMU的重要組成部分。IMU是一種報告移動中車輛的運動和特性的設備，通常包括三個陀螺儀和三個加速度計；某些IMU還配備了磁力計。一個慣性導航系統(tǒng)至少需要包含三個加速度計和三個陀螺儀才能提供相應信息。

INS使用IMU提供的測量結果來計算車輛導航和控制所需的數(shù)據(jù)，如姿態(tài)、速度、方向等。

通過整合從運動傳感器收集的數(shù)據(jù)，計算機單元可綜合所有信息，從而計算出車輛的當前位置。

GPS技術是指由衛(wèi)星傳輸、地面控制段和專用設備支持的導航系統(tǒng)，能為陸地、空中和海上航行提供地理位置、時間、速度數(shù)據(jù)以及其他信息。為傳達精確的測量結果，GPS設備至少需要與地球軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的四顆衛(wèi)星保持連接。

GPS技術主要用于位置數(shù)據(jù)、測繪、移動物體跟蹤、導航和定時估計與測量。但是，這些信息完全取決于衛(wèi)星連接，如果GPS設備無法連接至少四個衛(wèi)星，則提供的數(shù)據(jù)將不足以使設備正常運行。 

GPS設備讓智能手機如虎添翼，能讓手機用戶輕松到達目的地，預測交通量并向其他人展示自己的位置。但是，當涉及航空運輸?shù)葟碗s或關鍵活動時，除GPS技術外，還需要一個獨立的解決方案。

慣性導航系統(tǒng)完成初始化后就是自主系統(tǒng)，不再依賴衛(wèi)星連接，并且能提供比單獨使用GPS設備更精細的數(shù)據(jù)。此外，由于它們是獨立系統(tǒng)，因此其性能不會受到其它大功率信號源的干擾和影響。

慣性導航系統(tǒng)是陸地、海洋、空中和太空中復雜作業(yè)的理想解決方案，并且廣泛適用于多種應用，包括被稱為移動慣性導航系統(tǒng)的智能手機定位和跟蹤。不過，它們主要的商業(yè)應用還是飛機和船舶導航、航天火箭制導。

隨著微機電系統(tǒng) (MEMS) 技術的進步，慣性導航系統(tǒng)變得更小更輕，如HGuide n380。

HGuide n380慣性導航系統(tǒng)采用小巧輕便的封裝，配備功能強大的慣性測量單元i300，并能提供超高精度的數(shù)據(jù)，如帶時間戳的位置、速度、角速度、線性加速度、橫滾、俯仰和航向信息。

當然，慣性測量單元仍面臨著一些挑戰(zhàn)，其中大部分挑戰(zhàn)與測量的累計漂移有關，即在角速度和線性加速度的測量中會出現(xiàn)微小的誤差。由于車輛的每個新位置都是根據(jù)前一個位置計算出來的，這些誤差會逐漸累加并且變得愈加突出。誤差累積會導致持續(xù)問題，所以車輛位置需要借助于不同的導航系統(tǒng)不時地進行校正。

這也是慣性導航系統(tǒng)通常與其他導航技術協(xié)同工作的主要原因。與使用單一導航系統(tǒng)相比，這有助于確保數(shù)據(jù)的準確性。

已有多種測量系統(tǒng)被專門開發(fā)用于識別慣性導航系統(tǒng)的錯誤，如LASEREF慣性參考系統(tǒng)。LASEREF系統(tǒng)是該領域中的佼佼者，并具有升級的微處理器機載數(shù)據(jù)加載功能，可使用GPS和飛行數(shù)據(jù)計算機的輸出數(shù)據(jù)來確保導航性能并消除誤差。

發(fā)展慣性導航系統(tǒng)是一項大膽的挑戰(zhàn)，其歷史超乎很多人的想象，最早可追溯到二十世紀四十年代，最初是嘗試用于調整飛行中火箭的方位角。原型包括一臺模擬計算機、兩個陀螺儀和一個加速度計。在技術進步、好奇心以及對安全性和精度的需求的推動下，可實時提供關鍵信息的新一代慣性導航系統(tǒng)應運而生。