Magnetometro
Un magnetometro è un sensore a tre assi che misura la direzione e l’intensità del campo magnetico circostante. Nella navigazione inerziale, rileva principalmente il campo magnetico terrestre per stimare la prua rispetto al nord magnetico. Fornisce un riferimento di orientamento assoluto che limita la deriva di prua a lungo termine durante la fusione dei sensori.
La maggior parte dei moderni sistemi inerziali integra magnetometri MEMS basati su tecnologie quali la magnetoresistenza anisotropica (AMR), l’effetto Hall o il rilevamento Fluxgate. I sensori AMR offrono elevata sensibilità, eccellente stabilità di bias, basso consumo energetico e dimensioni compatte per le applicazioni di navigazione. Misurano il campo magnetico lungo tre assi ortogonali per generare un vettore magnetico tridimensionale. Sebbene l’intensità del campo magnetico sia comunemente espressa in microtesla (µT), milligauss (mG) o nanotesla (nT), gli algoritmi di navigazione si basano principalmente sulla direzione del vettore piuttosto che sulla sua intensità assoluta.
Il campo magnetico terrestre è relativamente debole e varia in genere da circa 250 a 650 mGauss a seconda della posizione geografica. Le fonti magnetiche nelle vicinanze possono facilmente distorcere questo campo. I magneti permanenti e i conduttori in cui scorre corrente generano disturbi di tipo “hard-iron” che spostano il vettore magnetico misurato, mentre le strutture ferromagnetiche creano distorsioni di tipo “soft-iron” che ne deformano la forma. Questi effetti possono superare il campo magnetico terrestre di diversi ordini di grandezza e compromettere significativamente la precisione della prua. Di conseguenza, una calibrazione magnetica accurata è essenziale per identificare e compensare i disturbi locali prima che sia possibile ottenere una stima affidabile della prua.
INS moderni INS AHRS INS non sono in grado di determinare l’orientamento completo utilizzando solo un magnetometro. Essi integrano le misurazioni del magnetometro, del giroscopio (movimento angolare a breve termine con elevata precisione) e dell’accelerometro (vettore di gravità per calcolare rollio e beccheggio) tramite un EKF. I magnetometri forniscono un riferimento assoluto di rotta rispetto al nord magnetico. Questa fusione di sensori riduce al minimo la deriva del giroscopio e migliora la precisione della rotta a lungo termine. Questo approccio è utilizzato nei sistemi geospaziali (rilievi topografici), marini, industriali e nei veicoli autonomi.
