Bezwładnościowy układ odniesienia zawiera trzy akcelerometry, czyli przyspieszeniomierze, o wajemnie prostopadłych osiach. Mierzą one przyspieszenie porzez pomiar przesunięcia masy pomiarowej (ciężarka) pod wpływem przyspieszenia. Na podstawie wartości przyspieszeń jakim podlega samolot w ruchu i czasu jego trwania przelicznik systemu nawigacyjnego oblicza przestrzenne przesunięcie względem punktu startu. Informację o orientacji geograficznej osi podłużnej i poprzecznej samolotu wprowadza się podczas wstępnego uzgadniania układu bezwładnościowego. Jest to konieczne ze względu na korekcję wskazań według krzywizny powierzchni Ziemi.
W układach typu kardanowego kierunki osi akcelerometrów są stabilizowane przez platformę żyroskopową. Natomiast w układach bezkardanowych (sztywnych) są one nieruchome względem kadłuba. Zadanie "przetłumaczenia" przyspieszeń w osiach samolotu na współrzędne geograficzne spada na przelicznik.

Najdokładniejsze są akcelerometry liniowe, ale ze względu na wysoki koszt stosuje się je tylko w urządzeniach najwyższej klasy. Ich konstrukcja musi zapewnić jednocześnie minimalne tarcie i tłumienie drgań.

Czujniki przesunięcia stosuje się rozmaite: od prostych pojemnościowych do precyzyjnych czujników optycznych. Czujniki pojemnościowe są wystarczająco dokładne dla większości zastosowań. Działają one na zasadzie pomiaru zmian pojemności elektrycznej między masą pomiarową, a dwoma nieruchomymi płaszczyznami po obu jej stronach.
Optyczny czujnik przesunięcia liczy znaki na elemencie ruchomym. Ich zaletą jest bezpośrednie wejście sygnału do układów cyfrowych. Większa dokładność wynika z braku obwodów analogowych, z natury dość wrażliwych na zakłócenia.

Większość stosowanych obecnie akcelerometrów należy do typu wahadłowego. Są one mniej dokładne od liniowych ze względu na to, że ruch masy pomiarowej odbywa się po łuku.
Nowoczesne akcelerometry do zastosowań przemysłowych są chemicznie trawione w płytce krzemowej i stanowią integralną całość z czujnikami ugięcia (piezorezystywnymi lub piezoelektrycznymi).