AHRS稱為航姿參考系統包括多個軸向傳感器，能夠為飛行器提供航向，橫滾和側翻信息，這類系統用來為飛行器提供准確可靠的姿態與航行信息。
航姿參考系統包括基於MEMS的三軸陀螺儀，加速度計和磁強計。航姿參考系統與慣性測量單元IMU的區別在於，航姿參考系統（AHRS）包含了嵌入式的姿態數據解算單元與航向信息，慣性測量單元（IMU）僅僅提供傳感器數據，並不具有提供准確可靠的姿態數據的功能。目前常用的航姿參考系統（AHRS）內部采用的多傳感器數據融合進行的航姿解算單元為卡爾曼濾波器。
慣性導航系統（INS）是一個使用加速計和陀螺儀來測量物體的加速度和角速度，並用計算機來連續估算運動物體位置、姿態和速度的輔助導航系統。
原理：
慣性導航系統至少包括計算機及含有加速度計、陀螺儀或其他運動傳感器的平台（或模塊）。開始時，有外界（操作人員及全球地定系統接收器等）給慣性導航系統提供初始位置及速度，此后慣性導航系統通過對運動傳感器的信息進行整合計算，不斷更新當前位置及速度。 INS 的優勢在於給定了初始條件后，不需要外部參照就可確定當前位置、方向及速度。
通過檢測系統的加速度和角速度，慣性導航系統可以檢測位置變化（如向東或向西的運動），速度變化（速度大小或方向）和姿態變化（繞各個軸的旋轉）。它不需要外部參考的特點使它自然地不受外界的干擾或欺騙。
陀螺在慣性參照系中用於測量系統的角速率。通過以慣性參照系中系統初始方位作為初始條件，對角速率進行積分，就可以時刻得到系統的當前方向。這可以想象成被蒙上眼睛的乘客坐在汽車中，感覺汽車左轉、右轉、上坡、下坡，僅根據這些信息他知道了汽車朝哪里開，但不知道汽車是快，是慢或是否汽車滑向路邊。
加速度計在慣性參照系中用於測量系統的線加速度，但只能測量相對於系統運動方向的加速度（由於加速度計與系統固定並隨系統轉動，不知道自身的方向）。這可以想象成一個被蒙上眼睛的乘客在汽車加速時向后擠壓座位，汽車剎車時身體前傾，汽車加速上坡時下壓座位，汽車越過山頂下坡時從座位上彈起，僅根據這些信息，乘客知道汽車相對自身怎樣加速，即向前、向后、向上、向下、向左 或向右，但不知道相對地面的方向。
然而，通過跟蹤系統當前角速率及相對於運動系統測量到的當前線加速度，就可以確定參照系中系統當前線加速度。以起始速度作為初始條件，應用正確的運動學方程，對慣性加速度進行積分就可得到系統慣性速率，然后以起始位置座作初始條件再次積分就可得到慣性位置。
慣性導航系統傳感器的小誤差會隨時間累積成大誤差，其誤差大體上與時間成正比，因此需要不斷進行修正。現代慣性導航系統使用各種信號（例如全球定位系統及磁羅盤等）對其進行修正，采取控制論原理對不同信號進行權級過濾，保證慣性導航系統的精度及可靠性。