慣性導(dǎo)航系統(tǒng) (INS) 無(wú)需GPS技術(shù)即可計(jì)算運(yùn)動(dòng)物體的位置、方向和速度。

INS設(shè)備通常使用加速度計(jì)和陀螺儀（即運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)傳感器），然后通過(guò)一個(gè)計(jì)算單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具備可操作性的控制指令。這是基本的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，也能增加其他功能，比如通過(guò)磁傳感器和氣壓高度計(jì)進(jìn)行升級(jí)。

INS運(yùn)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(lái)自外部數(shù)據(jù)源，其中可能是GPS信號(hào)接收機(jī)的數(shù)據(jù)或運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，INS就能開(kāi)始計(jì)算位置、速度和其他運(yùn)動(dòng)要素。隨著車輛繼續(xù)移動(dòng)，基于運(yùn)動(dòng)傳感器收集的大量信息，INS設(shè)備持續(xù)對(duì)運(yùn)動(dòng)要素進(jìn)行計(jì)算和更新。 

如前所述，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要由加速度計(jì)、陀螺儀以及處理運(yùn)動(dòng)傳感器所提供信息的計(jì)算機(jī)組成。

陀螺儀用于測(cè)量傳感器坐標(biāo)系相對(duì)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(chǔ)上疊加角速度增量可確保慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方向始終可用。

陀螺儀提供方向信息時(shí)，加速度計(jì)會(huì)測(cè)量車輛相對(duì)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(dòng)中車輛所有位置變化的準(zhǔn)確信息。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心是慣性測(cè)量單元（IMU），而這些運(yùn)動(dòng)傳感器則是IMU的重要組成部分。IMU是一種報(bào)告移動(dòng)中車輛的運(yùn)動(dòng)和特性的設(shè)備，通常包括三個(gè)陀螺儀和三個(gè)加速度計(jì)；某些IMU還配備了磁力計(jì)。一個(gè)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)至少需要包含三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)陀螺儀才能提供相應(yīng)信息。

INS使用IMU提供的測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算車輛導(dǎo)航和控制所需的數(shù)據(jù)，如姿態(tài)、速度、方向等。

通過(guò)整合從運(yùn)動(dòng)傳感器收集的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)單元可綜合所有信息，從而計(jì)算出車輛的當(dāng)前位置。

GPS技術(shù)是指由衛(wèi)星傳輸、地面控制段和專用設(shè)備支持的導(dǎo)航系統(tǒng)，能為陸地、空中和海上航行提供地理位置、時(shí)間、速度數(shù)據(jù)以及其他信息。為傳達(dá)精確的測(cè)量結(jié)果，GPS設(shè)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(shù)主要用于位置數(shù)據(jù)、測(cè)繪、移動(dòng)物體跟蹤、導(dǎo)航和定時(shí)估計(jì)與測(cè)量。但是，這些信息完全取決于衛(wèi)星連接，如果GPS設(shè)備無(wú)法連接至少四個(gè)衛(wèi)星，則提供的數(shù)據(jù)將不足以使設(shè)備正常運(yùn)行。 

GPS設(shè)備讓智能手機(jī)如虎添翼，能讓手機(jī)用戶輕松到達(dá)目的地，預(yù)測(cè)交通量并向其他人展示自己的位置。但是，當(dāng)涉及航空運(yùn)輸?shù)葟?fù)雜或關(guān)鍵活動(dòng)時(shí)，除GPS技術(shù)外，還需要一個(gè)獨(dú)立的解決方案。

慣性導(dǎo)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(dú)使用GPS設(shè)備更精細(xì)的數(shù)據(jù)。此外，由于它們是獨(dú)立系統(tǒng)，因此其性能不會(huì)受到其它大功率信號(hào)源的干擾和影響。

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

隨著微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 技術(shù)的進(jìn)步，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)變得更小更輕，如HGuide n380。

HGuide n380慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采用小巧輕便的封裝，配備功能強(qiáng)大的慣性測(cè)量單元i300，并能提供超高精度的數(shù)據(jù)，如帶時(shí)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(dāng)然，慣性測(cè)量單元仍面臨著一些挑戰(zhàn)，其中大部分挑戰(zhàn)與測(cè)量的累計(jì)漂移有關(guān)，即在角速度和線性加速度的測(cè)量中會(huì)出現(xiàn)微小的誤差。由于車輛的每個(gè)新位置都是根據(jù)前一個(gè)位置計(jì)算出來(lái)的，這些誤差會(huì)逐漸累加并且變得愈加突出。誤差累積會(huì)導(dǎo)致持續(xù)問(wèn)題，所以車輛位置需要借助于不同的導(dǎo)航系統(tǒng)不時(shí)地進(jìn)行校正。

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

已有多種測(cè)量系統(tǒng)被專門開(kāi)發(fā)用于識(shí)別慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的錯(cuò)誤，如LASEREF慣性參考系統(tǒng)。LASEREF系統(tǒng)是該領(lǐng)域中的佼佼者，并具有升級(jí)的微處理器機(jī)載數(shù)據(jù)加載功能，可使用GPS和飛行數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出數(shù)據(jù)來(lái)確保導(dǎo)航性能并消除誤差。

發(fā)展慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一項(xiàng)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(jì)四十年代，最初是嘗試用于調(diào)整飛行中火箭的方位角。原型包括一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)、兩個(gè)陀螺儀和一個(gè)加速度計(jì)。在技術(shù)進(jìn)步、好奇心以及對(duì)安全性和精度的需求的推動(dòng)下，可實(shí)時(shí)提供關(guān)鍵信息的新一代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。