惯性导航系统(INS)是一种自主导航装置，能够连续实时地提供载体位置、姿态和速度等信息。其特点是不依赖外界信息，不受气候条件和各种外界干扰因素的影响。
惯性导航与控制系统最初主要用于航天、地面和海上军事用户。是现代国防体系的核心技术产品，广泛应用于飞机、导弹、舰船、潜艇、坦克等国防领域。随着成本的降低和需求的增加，惯性导航技术已经扩展到商业领域，如大地测量、资源调查、地球物理调查、海洋勘探、铁路、隧道等，甚至广泛应用于机器人、照相机和儿童玩具中。
惯性传感器在不同领域的使用目的和方法基本相同，但器件性能所需的边重不同。从精度上看，航空航天、航海领域要求精度高，连续工作时间长；从系统寿命来看，卫星、空间站等航天器的要求最高，因为发射后无法更换或维护；制导武器要求系统寿命最短，但可能需要满足长期战备的要求。它涉及军事应用等领域，对可靠性要求很高。
惯性导航的工作原理
惯性导航系统是一种自主导航方式，完全依靠载体上的设备来确定载体的航向、位置、姿态、速度等导航参数，不需要任何外界的光、电、磁等信息。
惯性导航是一项涉及精密机械、计算机技术、微电子、光学、自动控制、材料等学科和领域的综合技术。它的基本工作原理是基于牛顿力学定律。通过测量载体在惯性参考系中的加速度和角加速度，一次积分得到运动载体的速度和角速度，然后两次积分得到运动载体的位置信息，再变换到导航坐标系中得到导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息。百度搜索“乐清智库”，得到业内更深入的研究报告。
惯性导航系统的分类
根据陀螺仪的不同，惯性导航系统可分为机电(包括液浮、气浮、静电和柔性)陀螺仪、光学(包括激光和光纤)陀螺仪、微机械(MEMS)陀螺仪和其他类型的惯性导航系统。
根据惯性导航系统的机械布置，可分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。
平台式惯性导航系统是通过万向支架的角运动隔离系统将陀螺仪、加速度等惯性元件与运动物体连接起来的惯性导航系统。惯性测量设备(加速度计和陀螺仪)安装在机电导航平台上，基于平台坐标系测量车辆的运动参数。平台惯导系统通过框架伺服系统隔离载体的角运动，因此可以获得较高的系统精度。
捷联惯导系统，其惯性测量设备(加速度计和陀螺仪)直接安装在飞机、舰船、导弹等载体上。当载体旋转时，加速度计和陀螺仪的敏感轴也随之旋转。陀螺仪测量载体的角运动，计算载体的姿态角，从而确定加速度计敏感轴的方向。然后通过坐标变换，将加速度计输出的信号变换到导航坐标系中进行导航计算。
目前平台惯导系统已经达到了很高的水平，但是建造费用和维护费用都很昂贵，而且采用框架伺服系统，相对可靠性会下降。捷联惯性导航技术是20世纪60年代发展起来的。惯性测量设备被直接安装在载体上而不是机电平台上，机电导航平台的导航技术被数学平台取代。捷联惯性测量设备易于安装、维护和更换，体积小，是惯性导航技术的重要发展方向。而捷联系统直接将惯性测量设备固定在载体上，导致惯性测量设备工作环境恶化，降低了系统的应用精度。
惯性装置
惯性导航系统通常由惯性测量设备、计算机、显示器等组成。惯性测量设备由两个核心惯性元件组成：加速度计和陀螺仪。用三个自由度的陀螺测量飞机的角加速度，用三个加速度计测量飞机的加速度。计算机通过测得的角加速度和加速度数据计算出飞机的速度和位置数据。性能先进的惯性器件是先进惯性导航系统的前提。
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传统意义上的陀螺仪是安装在框架中，绕旋转体对称轴高速旋转的物体。陀螺仪具有稳定性和进动性。利用这些特性，制作了对角速度敏感的速率陀螺仪和对角偏差敏感的位置陀螺仪。由于光学、MEMS等技术被引入到陀螺仪的研制中，习惯上把能够完成陀螺仪功能的设备称为陀螺仪。
陀螺仪的种类很多，根据陀螺转子主轴的进动自由度的多少，可以分为二自由度陀螺仪和一自由度陀螺仪。按支撑系统可分为球轴承支撑陀螺、液浮陀螺、气浮陀螺和磁悬浮陀螺、挠性陀螺(动力调谐挠性陀螺)、静电陀螺；按物理原理可分为利用高速旋转体物理特性工作的转子陀螺仪、半球谐振陀螺仪、微机械陀螺仪、环形激光陀螺仪和利用其他物理原理工作的光纤陀螺仪。
按其精度范围，大致可分为超高精度陀螺仪、中高精度陀螺仪和低精度陀螺仪。超高精度陀螺仪是指精度范围在10-6 o/h~5*10-4 o/h的陀螺仪，主要包括液浮陀螺仪、静电陀螺仪等。目前精度最高的陀螺仪是静电陀螺仪。中高精度陀螺仪是指精度达到5 * 10-4 o/h ~ 10-1 o/h的陀螺仪，目前最有前景的陀螺仪是光学陀螺仪，激光陀螺仪属于第一代，光纤陀螺仪属于第二代。近年来，光纤陀螺以其在精度、性能和尺寸上更大的潜力，越来越受到各国军方的青睐。低精度陀螺仪是指精度范围在10-1 O/h以上的陀螺仪，目前MEMS陀螺仪有很好的发展前景。虽然其精度较低，但低廉的价格使其具有广阔的应用前景。
机电陀螺仪
机电陀螺仪是传统的第二代陀螺仪一、，主要包括第一代液浮陀螺仪、气浮陀螺仪、磁悬浮陀螺仪，以及第二代的挠性陀螺仪、静电陀螺仪等。机电式陀螺仪的共同点是转子都安装在框架内，绕旋转体对称轴高速旋转，属于刚体转子陀螺仪，不同的是支撑系统不同。第一代液浮、气浮、磁悬浮陀螺仪虽然精度高，但结构复杂，制造难度大，成本高。随着惯性导航系统的普及，特别是在飞行器上的广泛应用，寻找一种结构简单、性能稳定、中高精度的陀螺成为一个迫切的问题
静电陀螺是一种自由转子陀螺，它利用电场原理，通过超真空腔体内静电场产生的吸力支撑球形转子。属于第二代陀螺，带挠性陀螺。静电陀螺技术是世界上精度最高的惯性技术。目前只有美国、俄罗斯、法国和中国成功应用了这项技术。静电陀螺惯性系统价格昂贵，体积庞大，一般用于弹道导弹核潜艇或航空母舰。
光学陀螺仪
利用光学仪器测量地球自转始于1913年法国物理学家萨格纳克提出的萨格纳克效应，1963年成功研制出真正实用的激光陀螺。此后，基于Sagnac效应的光学陀螺仪发展迅速。激光陀螺和光纤陀螺是军事应用最广泛的蜗牛，以它们为主要惯性器件的捷联惯导系统已经逐渐取代了价格昂贵的平台惯导系统和基于机电陀螺的捷联惯导系统。
加速计
加速度计是惯性导航系统的另一个核心部件。加速度计是一种惯性器件，用来感知运动载体在某个方向上的比力，可以测量加速度和重力，从而计算出载体的速度和位置。加速度计的分类：根据输入输出的关系，分为普通型、积分型和二次乘积型；按物理原理可分为摆式加速度计和非摆式加速度计。摆式加速度计包括摆式积分加速度计、液浮摆式加速度计和挠性摆式加速度计，非摆式加速度计包括振动梁式加速度计和静电加速度计。按测量自由度可分为单轴、双轴、三轴；根据测量精度可分为三类：高精度(优于10-4m/s2)、中精度(10-2m/S210-3m/S2)和低精度(小于0.1m/s2)。
世界惯性导航市场的发展格局
世界惯性导航的发展历程
由于陀螺是惯性导航的核心部件，惯性技术的发展根据各种类型陀螺的出现、理论的建立和新型传感器制造技术的出现，可以分为四代。惯性导航技术的发展历史如图19所示。虚线下面是这个阶段建立的主要技术理论，上面是各个阶段的惯性器件及其精度。然而，惯性技术发展的各个阶段之间并没有明确的界限。
世界惯性导航市场格局
美国国防部将从事惯性技术研发的国家分为四级：美、英、法属于第一级；俄罗斯、德国、以色列、日本属于第二层次；中国、澳大利亚、加拿大、瑞典、乌克兰属于第三层次。韩国、印度、巴西、朝鲜、瑞士、意大利属于第四级。所谓第一级是指有能力自主研发惯性技术的国家，第二级是指拥有最多独立R&D能力的国家，第三级是指拥有部分R&D能力的国家，第四级是指在惯性技术方面R&D能力有限的国家。
