Magnetômetro
Um magnetômetro é um sensor de três eixos que mede a direção e a magnitude do campo magnético ao redor. Na navegação inercial, ele detecta principalmente o campo magnético da Terra para estimar a proa (heading) em relação ao norte magnético. Ele fornece uma referência de orientação absoluta que limita a deriva de proa a longo prazo durante a fusão de sensores.
A maioria dos sistemas inerciais modernos integra magnetômetros MEMS baseados em tecnologias como Magnetorresistência Anisotrópica (AMR), Efeito Hall ou detecção Fluxgate. Os sensores AMR oferecem alta sensibilidade, excelente estabilidade de viés, baixo consumo de energia e dimensões compactas para aplicações de navegação. Eles medem o campo magnético ao longo de três eixos ortogonais para produzir um vetor magnético tridimensional. Embora a intensidade do campo magnético seja comumente expressa em microteslas (µT), miligauss (mG) ou nanoteslas (nT), os algoritmos de navegação dependem principalmente da direção do vetor em vez de sua magnitude absoluta.
O campo magnético da Terra é relativamente fraco, variando tipicamente de aproximadamente 250 a 650 mGauss, dependendo da localização geográfica. Fontes magnéticas próximas podem distorcer facilmente esse campo. Ímãs permanentes e condutores que transportam corrente geram distorções de ferro duro (hard-iron) que deslocam o vetor magnético medido, enquanto estruturas ferromagnéticas criam distorções de ferro macio (soft-iron) que deparam sua forma. Esses efeitos podem exceder o campo magnético da Terra em várias ordens de grandeza e degradar significativamente a precisão da proa. Consequentemente, a calibração magnética precisa é essencial para identificar e compensar perturbações locais antes que seja possível realizar uma estimativa confiável da proa.
Os algoritmos dos sensores modernos não conseguem determinar a orientação completa usando apenas um magnetômetro. Eles fundem medições de magnetômetro, giroscópio (movimento angular de curto prazo com alta precisão) e acelerômetro (vetor de gravidade para calcular roll e pitch) por meio de um EKF. Os magnetômetros fornecem uma referência de proa absoluta em relação ao norte magnético. Essa fusão de sensores minimiza a deriva do giroscópio e melhora a precisão da proa a longo prazo. Essa abordagem é utilizada em sistemas de levantamento, marítimos, industriais e em veículos autônomos.
