慣性導航（Inertial Navigation System，簡稱 INS）是一種基于慣性測量單元（Inertial Measurement Unit，簡稱 IMU）的導航系統(tǒng)，用于確定飛行器的位置、速度和姿態(tài)。

在飛機的慣導系統(tǒng)中，通常會使用三軸加速度計和三軸陀螺儀作為 IMU 的主要傳感器。加速度計用于測量飛行器的加速度，并通過積分計算速度和位置。陀螺儀則用于測量飛行器的角速度，并通過積分計算姿態(tài)。

以下是慣性導航的基本原理和步驟：

1. 初始化：在開始飛行之前，需要對慣導系統(tǒng)進行初始化。這包括校準傳感器、獲取初始位置和姿態(tài)，并設置初始速度為零。

2. 傳感器測量：在飛行過程中，加速度計和陀螺儀持續(xù)地測量飛行器的加速度和角速度。這些測量值通常以每個軸的三個分量表示。

3. 加速度計數(shù)據(jù)處理：通過對加速度計數(shù)據(jù)進行積分，可以計算出飛行器的速度和位置。積分過程中，可能會引入累積誤差，因此通常需要使用陀螺儀數(shù)據(jù)進行校正或采用更復雜的誤差補償算法。

4. 陀螺儀數(shù)據(jù)處理：陀螺儀測量的角速度用于計算飛行器的姿態(tài)。通過對角速度進行積分，可以得到姿態(tài)隨時間的變化。同樣，由于積分誤差的累積，可能需要進行誤差補償或校正。

5. 姿態(tài)更新：使用陀螺儀數(shù)據(jù)得到的姿態(tài)信息可以與其他傳感器（如 GPS、羅盤）提供的姿態(tài)信息進行融合，以優(yōu)化姿態(tài)估計的精度和穩(wěn)定性。常用的融合算法包括卡爾曼濾波器和互補濾波器。

6. 導航解算：通過綜合加速度計、陀螺儀和其他傳感器提供的姿態(tài)、速度和位置信息，可以進行導航解算，得到飛行器的當前位置和速度。

需要注意的是，慣性導航系統(tǒng)是一個自主的、內(nèi)部的導航系統(tǒng)，不依賴于外部信號源（如 GPS），因此在長時間或無 GPS 信號的飛行中仍能提供導航信息。然而，由于慣導系統(tǒng)存在誤差累積的問題，隨著時間的推移，誤差會逐漸增加。為了解決這個問題，通常會結合其他導航系統(tǒng)（如 GPS）進行更新和校正，以提高導航精度和穩(wěn)定性。

早期的飛行器使用機械慣導系統(tǒng)，其中最重要的就是陀螺儀。現(xiàn)在的 mems 陀螺儀輸出的是角速度，而機械陀螺儀則可以直接給出角度信息。