姿态航向参考系统能向飞行人员指示导航所需要的航向角和驾驶所需要的倾斜角和俯仰角，还能为自动驾驶仪、火力控制系统、雷达天线、航空照相机等其他机载设备提供统一的航向角和姿态角信号。

传统的航向姿态基准系统主要由全姿态陀螺仪、磁感应传感器及全姿态指示器组成。捷联式AHRS则由航向姿态部件和磁感应传感器组成，由座舱显示屏指示角度值。

由装在可转动的框架内的航向陀螺和垂直陀螺组成。航向陀螺由磁感应传感器修正，输出磁航向角信号；垂直陀螺输出俯仰和倾斜姿态角信号。飞机作机动飞行时，全姿态陀螺仪通过伺服系统带动相应的框架转动，以保证陀螺仪测量轴的方向不随载机的机动而发生变化，从而使全姿态陀螺仪正常工作。

20世纪70年代后期出现了捷联式AHRS。捷联式AHRS不再使用可转动的框架，而是将挠性陀螺/光纤陀螺、加速度计等惯性传感器固联安装在机箱上。固联安装的陀螺仪和加速度计测量载体的角运动和加速度，同时借助于高性能计算机算法建立数学平台，以模拟框架式平台的作用，再通过积分运算得到载体航向角和姿态角信息。捷联式AHRS具有结构简单、重量轻、精度高、可靠性高等优点，获得广泛应用。在与其他导航系统组合时，还可输出位置、速度、角速率、线加速度等多种精确的导航信息。

根据使用的惯性传感器的类别，主流的捷联式AHRS分为基于挠性陀螺、光纤陀螺、激光陀螺和微机电陀螺等四大类。根据精度和应用需求，亦可分为超级航姿系统和通用AHRS。超级航姿系统的精度介于惯性导航系统和通用AHRS之间，相对于通用AHRS具有较高的精度，需使用较高精度的惯性传感器（如激光陀螺和闭环光纤陀螺等），且不再使用磁航向传感器，而是通过罗经对准等方式建立初始航向基准。

较先进的机载AHRS由于惯性传感器因素导致体积和重量都较大，成本昂贵，这在一定程度上限制了航向姿态基准系统的应用范围。随着微电子技术的发展，出现了刻蚀于硅片上的微机电（MEMS）陀螺和加速度计。基于MEMS传感器的AHRS在尺寸、重量、成本和功耗上降低了一个数量级以上，正在逐步替代基于挠性陀螺和光纤陀螺的AHRS，并被广泛应用于各种测量领域。