INS全称Inertial Navigation System，即惯性导航系统，有时也简称为惯性系统或惯性导航。惯性导航系统的工作机理是建立在牛顿经典力学的基础上的。牛顿定律告诉人们：一个物体如果没有外力作用，将保持静止或匀速直线运动；而且，物体的加速度正比于作用在物体上的外力。如果能够测量得到加速度，那么通过加速度对时间的连续数学积分就可计算得到物体的速度和位置的变化。

加速度计是一种用来测量物体运动加速度的仪表，一个惯性导航系统包含三个加速度计，每个加速度计能够敏感一个方向上的加速度，通常三个敏感方向互相垂直。为了参照惯性参考坐标系进行导航，必须对加速度计的指向进行跟踪。用陀螺可以敏感载体相对于惯性参考坐标系的旋转运动，这样就可以测定加速度计在所有时刻的指向。有了这些信息，便可将加速度分解到参考坐标系，然后进行积分。

惯性导航系统是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体位置的一个系统。通过陀螺仪和加速度计的测量数据，可以确定运载体在惯性参考坐标系中的运动，同时也能够计算出运载体在惯性参考坐标系中的位置。

不同于其他类型的导航系统，惯性导航系统是完全自主的，它既不向外部发射信号，也不从外部接收信号。惯性导航系统必须精确地知道在导航起始时运载体的位置，惯性测量值用来估算在启动之后所发生的位置变化。