Magnétomètre
Un magnétomètre est un capteur triaxial qui mesure la direction et l'intensité du champ magnétique environnant. En navigation inertielle, il détecte principalement le champ magnétique terrestre afin d'estimer le cap par rapport au nord magnétique. Il fournit une référence d'orientation absolue qui limite la dérive de cap à long terme lors de la fusion des 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 Fluxgate. Les capteurs AMR offrent une sensibilité élevée, une excellente stabilité de polarisation, une faible consommation d’énergie et des dimensions compactes pour les applications de navigation. Ils mesurent le champ magnétique selon trois axes orthogonaux afin de générer un vecteur magnétique tridimensionnel. Bien que l’intensité du champ magnétique soit généralement exprimée en microteslas (µT), en milligauss (mG) ou en 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, variant généralement entre environ 250 et 650 mGauss selon la situation géographique. Les sources magnétiques proches peuvent facilement perturber ce champ. Les aimants permanents et les conducteurs sous tension génèrent des perturbations de type « fer dur » qui décalent le vecteur magnétique mesuré, tandis que les structures ferromagnétiques créent des distorsions de type « 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, un étalonnage magnétique précis est essentiel pour identifier et compenser les perturbations locales avant de pouvoir estimer le cap de manière fiable.
INS modernes AHRS INS ne peuvent pas déterminer l’orientation complète en utilisant uniquement un magnétomètre. Ils fusionnent les mesures du magnétomètre, du gyroscope (mouvement angulaire à court terme avec une haute précision) et de l’accéléromètre (vecteur de gravité pour calculer le roulis et le tangage) via un EKF. Les magnétomètres fournissent une référence de cap absolue 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 systèmes géospatiaux (topographie), maritimes, industriels et les véhicules autonomes.
