惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成，如图1所示。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的3个转动运动；3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。

图1 惯性导航系统结构图

按照惯性测量装置在飞行器上的安装方式，可分为平台式惯性导航系统（惯性测量装置安装在惯性平台的台体上）和捷联式惯性导航系统（惯性测量装置直接安装在载体上）。

惯性导航系统的优点有：①不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量，隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响；②可全天候全球、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；③能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；④数据更新率高、短期精度和稳定性好。

惯性导航系统的缺点有：①由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；②每次使用之前需要较长的初始对准时间；③设备的价格较昂贵；④不能给出时间信息。

包括位置、地速、俯仰角、横滚角、偏航角、偏航距离等。

惯性导航系统的精度主要受到以下几方面的影响：①器件误差，包括陀螺仪漂移、加速度计零偏、刻度系数误差等；②安装误差，即加速度计和陀螺仪未能准确安装；③初始条件误差；④积分方法与步长；⑤冲击与振动对系统的干扰；⑥地球参数，包括地球长/短半轴、偏心率、曲率半径、重力加速度等。高精度的惯性导航系统用参考椭球来提供地球形状和重力的参数。由于地壳密度不均匀、地形变化等因素，地球各点的参数实际值与参考椭球求得的计算值之间往往有差异，并且这种差异还带有随机性，这种现象称为重力异常（如图2所示）。正在研制的重力梯度仪能够对重力场进行实时测量，提供地球参数，解决重力异常问题。

图2 重力异常示意图

中国的惯导技术已经取得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。其他各类小型化捷联惯导、光纤陀螺惯导、激光陀螺惯导以及匹配GPS修正的惯导装置等也已经大量应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。如漂移率0.01～0.02（°/小时）的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞，漂移率0.05（°/h）以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用，都较大地改善了中国军队装备的性能。