本发明公开了一种小口径钻探用旋转调制式惯性导航系统，所述惯导系统的核心器件为三个陀螺和三个加表；所述惯导系统包括结构件部分、惯性器件部分以及电路部分；所述惯性器件部分安装于所述结构件部分的旋转单元体结构中的四腔室旋转框架上，框架上依次设置有相互正交排列的Y轴光纤陀螺仪、X轴光纤陀螺仪和Z轴光纤陀螺仪，X轴加表、Y轴加表和Z轴加表正交安装在X轴光纤陀螺仪腔体底侧，结构紧凑；所述电路部分位于三处，分别是X轴光纤陀螺仪的上方、Z轴光纤陀螺仪的下方和旋转框架尾端；三个部分轴向排列呈细长圆柱体；本发明基于旋转调制技术构造单轴旋转式惯性导航系统，自主性强、动态性能好、性价比高，且不易受磁场影响，适用于长距离小口径的应用环境，尤其在复杂地质取芯、石油钻井控制、非开挖式城市管廊建设等方面具有巨大的应用价值。