센서 퓨전이란 둘 이상의 센서에서 얻은 데이터를 결합하여 단일 센서만으로는 달성하기 어려운 더 정확하고 신뢰도 높은 상태 추정값을 산출하는 기법이다. 각 센서는 고유한 측정 오차와 동작 한계를 가지므로, 서로 다른 특성을 지닌 센서를 조합하면 개별 센서의 약점을 상호 보완할 수 있다. 자율주행 로봇이나 드론에서는 라이다·카메라·IMU를 함께 사용해 위치와 자세를 동시에 추정하는 데 널리 쓰인다. 예를 들어 드론의 고도 제어에서는 기압계의 저주파 안정성과 IMU의 고주파 응답성을 칼만 필터로 융합하여 빠르고 정밀한 고도값을 얻는다. 센서 퓨전은 여러 센서 값을 단순 평균하는 것과 달리, 각 센서의 노이즈 공분산을 수학적으로 모델링해 최적 추정값을 구한다는 점에서 구분된다.