Perkembangan teknologi sistem navigasi pada kendaraan menuntut adanya metode lokalisasi yang akurat, meskipun tanpa dukungan GPS maupun sistem otonom penuh. Penelitian ini berfokus pada perancangan dan implementasi sistem lokalisasi berbasis enkoder roda dan Inertial Measurement Unit (IMU) pada platform miniatur mobil. Sistem ini dirancang untuk melakukan estimasi posisi dan orientasi secara real-time melalui pendekatan fusi data antar sensor, sehingga mampu mengurangi keterbatasan yang dimiliki masing-masing sensor, seperti drift pada IMU dan slip pada roda. Metodologi yang digunakan mencakup integrasi perangkat keras dan perangkat lunak untuk pengolahan data sensor. Enkoder roda digunakan untuk memperoleh informasi jarak tempuh dan kecepatan, sementara IMU menyediakan data percepatan, kecepatan sudut, dan arah orientasi kendaraan. Data tersebut diproses menggunakan mikrokontroler ESP8266 serta mini komputer Jetson AGX Xavier. Pengujian dilakukan pada lintasan lurus dan lintasan berbentuk angka delapan untuk mengevaluasi akurasi estimasi posisi yang dihasilkan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem lokalisasi mampu memberikan estimasi posisi dengan tingkat akurasi hingga 99,7%. Pada uji lintasan lurus sejauh 10 meter, perbedaan antara pengukuran manual dan hasil odometri hanya sekitar 0,02 meter (0,3%), sedangkan pada lintasan berbentuk angka delapan, sistem tetap stabil mengikuti pola pergerakan dengan deviasi pada orde sentimeter. Temuan ini menegaskan bahwa integrasi IMU dan enkoder roda mampu menghasilkan sistem lokalisasi yang presisi dan andal, bahkan tanpa dukungan GPS. Kata Kunci: Estimasi Posisi, Lokalisasi Kendaraan, Enkoder Roda, IMU, Odometri