惯性导航系统是利用加速度计和陀螺等惯性元件测量目标载体运动中的角速度和加速度，再通过积分运算即可得到目标载体的速度和位置信息。它的实现原理是在IMU内部安置一个稳定平台，以平台为参考水平面，建立一个分别指向东、北、天三个方向的直角坐标系，在各坐标轴上安装加速度计，然后对目标载体运动过程中沿三个轴的加速度分量进行积分，即可得到相对应的速度分量：
（1）
式中，为目标载体在运动过程中初始时刻的速度向量，为t时刻的加速度，然后对（1）式中的三个坐标轴方向的速度分量进行积分，即可得到目标载体在t 时刻的瞬时位置向量为：
（2）
式（2）中，表示在目标载体在初始时刻的位置向量。
2.3 GPS/IMU 组合系统测量原理
GPS可以全天候地提供目标载体精确的时间、速度以及位置等信息，并且它的误差不会随着时间的积累而增加，但是GPS严在动态环境中的性能表现较差，并且可靠性会因为外界环境和无线电等因素的干扰而降低，因而极易产生周跳和失锁等系列问题；而惯性导航系统不受气候、地点等外部因素的影响，也不会产生信号丢失的问题，但是容易因为时间的累积而增大导航误差。所以将GPS和惯性导航系统组合起来，可以利用二者各自的优势和劣势达到取长补短的效果，GPS有较高的定位精度，并且在长时间内也能保持较好的稳定性，因此采用GPS不仅可以弥补惯导系统容易产生累计误差这一缺点，还可以用来校正惯性导航系统提供的速度和位置等误差参数，而惯性导航系统又可以向GPS提供相关初始速度和位置等信息，以增加GPS的定向操作性能，使之能够快速获取卫星信号。
