通过低成本陀螺仪和GPS的特点互补，采用所固有的系统动态和测量模型、算法、和处理程序，利用INS和GPS的原始测量数据直接估计出组合位置、速度、和姿态。
INS 系统由一个单片机，三个陀螺仪，和三个加速度计组成。三个陀螺仪和加速度计被安装在三个正交的方向。系统的性能由传感器噪声、偏差、比例因子、和系
统校准决定。其误差随时间增长。同时，随着要求精度的增加，价格也相应的增长。
· INS 的优点：只用内部传感器就可以得到测量数据，而不需要任何外界帮助；INS 的测量输出能与计算机的采样计算同步；高采样率和运算速度可实现很短的时延。
· INS 的缺点：具有足够精度的惯性仪器很昂贵；即使是很贵的仪器，也需要较长的初始化时间；即使导航状态的初始化估计精度很高，当由包含漂移或偏差误差和噪声的惯性测量数据，积分求解导航状态时，仍会有误差积累。
GPS 系统由绕地球轨道运行的28 颗人造卫星星群组成。卫星轨道的设计，使在地表任意地点均能同时接收到至少四颗卫星的信号而没有屏蔽。每颗卫星的广播数
据使用户接收机能算出位置和用户到卫星的距离。GPS接收机能利用四组这样的信号确定天线的位置和速率。
· GPS 的优点：可全天候使用；快速初始化；导航时没有时间累计误差；
· GPS 的缺点：有输出延迟（~0.2 秒）；输出频率较低（<10Hz）；信号容易发生阻滞。
INS 和GPS 的特点互补。
· 精度：GPS 接收机的相位测量可以精确的确定姿态、速度、和位置。INS 的输出提供准确的短期位置、速度、加速度、姿态、和角速率估计，但长时间后会有误差累计。结合GPS 和INS 就能得到准确的长期位置、速度、加速度、姿态、和角速率估计。
· 时延：GPS 的测量会产生0.1 秒到0.4 秒的时间迟后，因可用卫星的多少和串行通讯的波特率的差别而不同。时延限制了实时性和高动态性能。INS 可以实时输出而没有滞后。同步结合GPS 和INS 测量就能得到没有滞后的实时输出。
· 频率：GPS 测量的刷新率较低（<10Hz），而INS 的输出率仅受到采样率和计算速度的限制，可以达到500Hz。结合GPS 和INS 可以得到高于单独使用GPS 时的刷新率（与INS 的刷新率相同）。
· 初始化和校准：GPS 接收机在完全跟踪并锁定四颗或四颗以上的卫星信号后，才能开始工作。GPS 接收机的初始化时间一般少于2 分钟。而高精度INS 的初始化和校准需要1 小时以上。低精度的INS 在没有加速的情况下，航向可操作性较差。将GPS、INS、和磁罗盘以适当的方式组
合，可得到所有的导航状态，且能快速初始化和校准。
· 鲁棒性和冗余：GPS 和INS 的测量数据能分别估计得到位置、速度、和时间。INS 还能给出未校准的姿态。紧密结合了GPS 和INS 不仅能得到最优的经过融合的位
置、速度、和时间，还能估计出姿态和惯性传感器偏差。即使丢失了GPS信号，也能在一段时间内得到相对很高的导航性能。
· 低成本：采用低档INS和GPS组合体，性能远好于单独使用高档INS 的情况。
· 抗干扰滤波器：由于陀螺仪和加速度计的采样数据流均通过模-数（A/D）转换输出，为了避免输出的干扰，可使模拟滤波器工作在采样频率的1/4 ~ 1/2 带宽处。
· A/D 转换器：在经过抗干扰滤波器以后，信号被送入A/D 转换器。它被安装在陀螺仪和加速度计的附近，以减少系统的总体噪声，得到最稳定的结果。其采样率达到1000Hz，为陀螺仪和加速度计带宽的4 倍。
· 低通滤波器：该滤波器用于抑制惯性传感器内部固有的，或因振动等产生的高频噪声。其带宽为100Hz，足够满足绝大部分的惯性应用。
· 全量程温度补偿：对传感器的零点、比例因子漂移和因温度变化造成机械结构改变而带来的校准差进行补偿。
· 动态和测量建模：特有的随机动态模型和测量模型，紧密的结合了IMU 和GPS 测量，得到最优的性能。
· Kalman 滤波估计：适当增益的15-态Kalman 滤波器可估计出所有导航状态的误差和惯性传感器偏差。惯性传感器输出经过偏差修正，实现很小的角度漂移和位置数据，具有低成本高性能的特点。
· 四元素法姿态确定：因为四元素法姿态确定的计算效率高，而且可以很好的与旋转建立关联所以使用四元素法姿态确定。
