יחידת מדידה אינרציאלית, המוכרת בראשי-התיבות IMU, היא רכיב-חיישן שמודד תאוצה וקצב-סיבוב של הגוף שהוא מותקן עליו, בלי להזדקק לאף מקור מידע חיצוני — לא לוויין, לא מצלמה ולא סימן בסביבה. בפנים יושבים בדרך-כלל שלושה סוגי חיישן, אחד לכל אחד משלושת הצירים המרחביים: אקסלרומטר, שמודד תאוצה קווית; גירוסקופ, שמודד קצב-סיבוב זוויתי; ולעיתים גם מגנטומטר, שמודד את השדה המגנטי של כדור-הארץ וקובע כיוון מוחלט — צפון — במקום להישען רק על אינטגרציה מצטברת כמו שני האחרים.
מהתאוצה והסיבוב הנמדדים, אלגוריתם-ניווט מחשב במעגל רציף מהירות ומיקום — שיטה הקרויה ניווט-לפי-אומדן (dead reckoning). הבעיה טמונה בדיוק כאן: כל שגיאת-מדידה, ולו זעירה, מצטברת עם הזמן. שגיאה קבועה בתאוצה גדלה בקצב לינארי בהערכת המהירות, ובקצב ריבועי בהערכת המיקום — ולכן חיישן זול יכול לאבד דיוק של 50 מטר תוך כ-10 שניות בלבד, ואילו חיישן יקר ואיכותי שומר על אותה רמת-דיוק כ-17 דקות. התופעה נקראת סחיפה (drift), והיא הסיבה שאף מערכת-ניווט אינרציאלית לא פועלת לבדה לאורך זמן.
מערכות-ניווט אינרציאליות הראשונות היו מכניות ומסיביות: מערכת-ההנחיה של טיל ה-V2 הגרמני, בסוף מלחמת-העולם השנייה, כללה כבר שני גירוסקופים ואקסלרומטר צידי שהזינו מחשב אנלוגי פשוט לתיקון-מסלול. המהפכה שהפכה IMU לרכיב שנכנס לכל טלפון וכל רחפן היא טכנולוגיית MEMS — מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות: אקסלרומטרים וגירוסקופים שמיוצרים על שבב סיליקון בגודל מילימטרים בודדים, במקום מנגנון מכני שגודלו כף-יד. שוק ה-MEMS הכולל עמד על כ-40 מיליארד דולר ב-2006 בלבד, וזינק משם בתלילות ככל שהמחיר-ליחידה צנח.
התוצאה היא נוכחות כמעט בלתי-נראית בחיי-היומיום: אקסלרומטר MEMS זעיר הוא זה שמסובב את תמונת הטלפון החכם כשמטים אותו, שמזהה תנועת-יד בשלט משחק, ושפורס כרית-אוויר ברכב ברגע התאונה; גירוסקופ MEMS הוא זה שמייצב רחפן צילום ומונע ממנו להתהפך ברוח.
IMU עומד במרכזם של יישומים רבים ברובוטיקה — רחפנים, רובוטים מתהלכים, כלי-רכב אוטונומיים וטלפונים חכמים — אבל הוא רק המקור לנתונים גולמיים, לא הפתרון לבעיית-הניווט. הרכיב עצמו סוחף, ואת הסחיפה מתקנים רק בשילובו עם מקורות-מידע אחרים: לוויין, מצלמה, לידאר או מכ״ם. את השילוב הזה עצמו — איך משקללים בין המקורות, ומה עושים כשהם סותרים זה את זה — מסביר לעומק הערך היתוך חיישנים, שגם מתאר את הזוג הוותיק ביותר בתחום, GPS ומערכת-ניווט אינרציאלית. כאן, לעומת זאת, השאלה היא מה קורה בתוך הקופסה עצמה: אילו חיישנים יושבים בה, ואיך כל אחד מהם מודד את מה שהוא מודד. אחד הצירופים הנפוצים ביותר הוא עם מצלמה: אודומטריה חזותית (Visual Odometry) אומדת את התנועה מרצף תמונות, ובשילוב עם חיישן אינרציאלי היא נקראת אודומטריה חזותית-אינרציאלית — שיטה שמשחזרת את המסלול תנוחה אחר תנוחה, אך אינה שומרת מפה עקבית ואינה סוגרת לולאה כמו SLAM.