惯性测量单元（ 英文： Inertial measurement unit ，简称 IMU ）是测量物体三轴 姿态角 (或 角速率 )以及加速度的装置。

陀螺仪及 加速度计是IMU的主要元件，其精度直接影响到 惯性系统的精度。在实际工作中，由于不可避免的各种干扰因素，而导致陀螺仪及加速度计产生误差，从初始对准开始，其导航误差就随时间而增长，尤其是 位置误差，这是惯导系统的主要缺点。所以需要利用外部信息进行辅助，实现 组合导航，使其有效地减小误差随时间积累的问题。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。

一般情况，一个IMU包含了三个单轴的 加速度计和三个单轴的 陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的 角速度信号，测量物体在 三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。在导航中有着很重要的应用价值。

IMU大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合，如 潜艇、飞机、导弹和 航天器的 惯性导航设备等。

利用三轴 地磁 解耦和 三轴加速度计，受外力加速度影响很大，在运动/振动等环境中，输出方向角误差较大,此外 地磁传感器有缺点，它的绝对参照物是 地磁场的磁力线,地磁的特点是使用范围大，但强度较低，约零点几高斯，非常容易受到其它磁体的干扰， 如果融合了Z轴 陀螺仪的瞬时角度，就可以使系统数据更加稳定。加速度测量的是重力方向，在无外力加速度的情况下，能准确输出ROLL/PITCH两轴姿态角度 并且此角度不会有累积误差，在更长的 时间尺度内都是准确的。但是 加速度传感器测角度的缺点是加速度传感器实际上是用 MEMS技术检测 惯性力造成的微小形变，而惯性力与重力本质是一样的,所以 加速度计就不会区分 重力加速度与外力加速度，当系统在 三维空间做 变速运动时，它的输出就不正确了。

陀螺仪输出 角速度是瞬时量，角速度在姿态平衡上不能直接使用， 需要角速度与时间积分计算角度，得到的角度变化量与初始角度相加，就得到目标角度，其中积分时间Dt越小输出的角度越精确。但陀螺仪的原理决定了它的 测量基准是自身，并没有系统外的绝对参照物，加上Dt是不可能无限小的，所以积分的 累积误差会随着时间的流逝迅速增加，最终导致输出角度与实际不符，所以陀螺仪只能工作在相对较短的 时间尺度内。

所以在没有其它参照物的基础上，要得到较为真实的姿态角，就要利用加权算法扬长避短，结合两者的优点，摈弃其各自缺点,设计算法在短时间尺度内增加 陀螺仪的 权值，在更长时间尺度内增加加速度权值，这样系统输出角度就接近真实值了。