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惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪提供的信息来提供物体相对于预定原点的位置和方向、方向和速度。
惯性测量单元(imu)通常包括三个陀螺仪和三个加速度计，分别测量角速度和线加速度。来自这些装置的信号允许在广泛的应用中使用惯性导航，包括飞机、导弹、宇宙飞船、船舶和潜艇的导航。微机械机电系统(MEMS)设备的发展使得制造非常小和轻的惯性导航系统成为可能。这些系统扩大了视频动作捕捉等领域的潜在应用范围。
加速度计有一个惯性参照系，该参照系建立一个固定点，由此可以进行测量。惯性传感器的输入轴指定它可以测量什么，惯性导航系统使用陀螺和加速度计来维持位置的确定。
惯性导航系统中的所有传感器设备都固定在同一个基座上，以确保它们具有相同的参考方向。传感单元将它们产生的数据发送到微处理器，微处理器将所有可用数据整合在一起，根据应用的运动和主要位置来估计位置。
惯性导航系统类型
惯性导航系统一般分为两类:稳定平台系统和捷联系统。
稳定的平台系统将所有的传感设备连接到一个平台上，通过使用旋转轴承将平台从尽可能多的外部旋转动作中移除。在理想的情况下，轴承是无摩擦的，框架是完美的平衡，导致平台完全没有转动惯量。因为这个理想是不可能的，一个陀螺仪安装在框架可以感觉到扭矩由于摩擦或不稳定。该系统还包括反馈来补偿对陀螺仪没有相关影响的力。为了隔离受支撑平台，至少需要三个旋转轴承或万向节，这些轴承被称为滚转轴、俯仰轴和偏航轴。
捆绑系统安装在被跟踪的对象上。在这种类型系统中，计算机执行计算以满足所有六度运动。基于与稳定平台系统相同的原则，捷联系统具有更少的机械复杂性，因此其物理尺寸也更小。
然而，捷联式平台比稳定平台更容易受到振动的影响。当在振动可能对系统产生影响的位置安装这些设备时，必须采取特定的安全措施。
类型的加速度计
加速度计一般可分为机械式、固态或MEMS装置
机械
机械加速度计是由弹簧悬挂的质量组成的。质量的位移是通过使用一个位移传感器来评估的，它发送一个信号，这个信号与输入轴上质量上的力(F)成比例。作用在设备上的加速度可以用牛顿第二定律(加速度=力/质量)来确定。
固态
固体加速度计可分为几个亚组，包括表面声波(SAW)、振动和石英单元。固态加速度计小巧、可靠、坚固。
声表面波加速度计由一根悬臂梁组成，该悬臂梁以特定的频率共振。所述梁的一端安装有能移动的质量，另一端与壳体连接。当沿输入轴使用加速度时，光束弯曲。这将导致表面声波的频率与施加的应力成比例的变化。通过计算频率的变化，就可以确定加速度。
MEMS加速度计
微机械硅加速度计基于与机械和固态传感器相同的原理。MEMS加速度计有两种基本类型。一个由机械加速度计组成，就像那些测量附加物体运动的加速度计。第二类包括评估由张力差引起的振动部件频率变化的设备，如SAW加速度计所示。
MEMS单元比传统的加速计单元更紧凑、更轻、需要更少的电力和更快的启动时间。
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