Magnetometr
Magnetometr to trójosiowy czujnik mierzący kierunek i natężenie otaczającego pola magnetycznego. W nawigacji inercyjnej służy on przede wszystkim do wykrywania pola magnetycznego Ziemi w celu oszacowania kursu względem północy magnetycznej. Stanowi on absolutny punkt odniesienia orientacyjnego, który ogranicza długoterminowe odchylenie kursu podczas fuzji czujników.
Większość nowoczesnych systemów inercyjnych wykorzystuje magnetometry MEMS oparte na technologiach takich jak anizotropowa magnetooporność (AMR), efekt Halla lub czujniki typu fluxgate. Czujniki AMR charakteryzują się wysoką czułością, doskonałą stabilnością odchylenia, niskim zużyciem energii oraz kompaktowymi wymiarami, co sprawia, że doskonale nadają się do zastosowań nawigacyjnych. Mierzą one pole magnetyczne wzdłuż trzech ortogonalnych osi, tworząc trójwymiarowy wektor magnetyczny. Chociaż natężenie pola magnetycznego jest zazwyczaj wyrażane w mikroteślach (µT), miligausach (mG) lub nanoteślach (nT), algorytmy nawigacyjne opierają się głównie na kierunku wektora, a nie na jego bezwzględnej wielkości.
Pole magnetyczne Ziemi jest stosunkowo słabe i zazwyczaj waha się w zakresie od około 250 do 650 mGauss, w zależności od położenia geograficznego. Pobliskie źródła magnetyczne mogą z łatwością zakłócać to pole. Magnesy trwałe i przewodniki, przez które przepływa prąd, generują zakłócenia typu „twardego żelaza”, które przesuwają mierzony wektor magnetyczny, natomiast struktury ferromagnetyczne powodują zakłócenia typu „miękkiego żelaza”, które zniekształcają jego kształt. Efekty te mogą przewyższać pole magnetyczne Ziemi o kilka rzędów wielkości i znacznie obniżać dokładność pomiaru kursu. W związku z tym dokładna kalibracja magnetyczna jest niezbędna do identyfikacji i kompensacji lokalnych zakłóceń, zanim możliwe będzie wiarygodne oszacowanie kursu.
Nowoczesne INS AHRS INS nie są w stanie określić pełnej orientacji przy użyciu wyłącznie magnetometru. Łączą one pomiary z magnetometru, żyroskopu (krótkotrwały ruch kątowy z wysoką precyzją) oraz akcelerometru (wektor grawitacji do obliczania przechyłu i pochylenia) za pomocą filtru EKF. Magnetometry zapewniają bezwzględny punkt odniesienia dla kursu względem północy magnetycznej. Ta fuzja czujników minimalizuje dryft żyroskopu i poprawia długoterminową dokładność pomiaru kursu. Podejście to jest stosowane w systemach geoprzestrzennych (geodezyjnych), morskich, przemysłowych oraz w pojazdach autonomicznych.
