Magnétomètre
Un magnétomètre est un capteur à trois axes qui mesure la direction et l'intensité du champ magnétique environnant. En navigation inertielle, il détecte principalement le champ magnétique terrestre pour estimer le cap par rapport au nord magnétique. Il fournit une référence d'orientation absolue qui limite la dérive du cap à long terme lors de la fusion de capteurs.
La plupart des systèmes inertiels modernes intègrent des magnétomètres MEMS basés sur des technologies telles que la magnétorésistance anisotrope (AMR), l'effet Hall ou la détection par fluxgate. Les capteurs AMR offrent une sensibilité élevée, une excellente stabilité de dérive, une faible consommation d'énergie et des dimensions compactes pour les applications de navigation. Ils mesurent le champ magnétique le long de trois axes orthogonaux pour produire un vecteur magnétique tridimensionnel. Bien que l'intensité du champ magnétique soit communément exprimée en microteslas (µT), milligauss (mG) ou nanoteslas (nT), les algorithmes de navigation s'appuient principalement sur la direction du vecteur plutôt que sur son amplitude absolue.
Le champ magnétique terrestre est relativement faible, se situant généralement entre 250 et 650 mGauss environ selon la position géographique. Des sources magnétiques proches peuvent facilement perturber ce champ. Les aimants permanents et les conducteurs parcourus par un courant génèrent des perturbations de fer dur qui modifient le vecteur magnétique mesuré, tandis que les structures ferromagnétiques créent des distorsions de fer doux qui en déforment la forme. Ces effets peuvent dépasser le champ magnétique terrestre de plusieurs ordres de grandeur et dégrader considérablement la précision du cap. Par conséquent, une calibration magnétique rigoureuse est essentielle pour identifier et compenser les perturbations locales avant d'obtenir une estimation fiable du cap.
Les algorithmes de capteurs modernes ne peuvent pas déterminer l'orientation complète à l'aide d'un seul magnétomètre. Ils fusionnent les mesures d'un magnétomètre, d'un gyroscope (mouvement angulaire à court terme avec une haute précision) et d'un accéléromètre (vecteur de gravité pour calculer le rouli et le tangage) via un EKF. Les magnétomètres fournissent une référence de cap absolu par rapport au nord magnétique. Cette fusion de capteurs minimise la dérive du gyroscope et améliore la précision du cap à long terme. Cette approche est utilisée dans les domaines de l'arpentage, de la marine, des systèmes industriels et des véhicules autonomes.
