Магнітометр
Магнітометр — це триосьовий датчик, який вимірює напрямок і величину навколишнього магнітного поля. В інерціальній навігації він переважно виявляє магнітне поле Землі для оцінки heading відносно магнітної півночі. Він забезпечує еталон абсолютної орієнтації, що обмежує довгостроковий дрейф heading під час злиття датчиків.
Більшість сучасних інерціальних систем інтегрують MEMS-магнітометри на основі таких технологій, як анізотропне магніторезистивне чутлиття (AMR), ефект Холла або вимірювання за допомогою феррозондів (Fluxgate). AMR-датчики забезпечують високу чутливість, чудову стабільність нульового зсуву, низьке енергоспоживання та компактні розміри для навігаційних застосувань. Вони вимірюють магнітне поле вздовж трьох ортогональних осей для створення тривимірного магнітного вектора. Хоча сила магнітного поля зазвичай виражається в мікротеслах (мкТл), мілігаусах (мГс) або нанотеслах (нТл), навігаційні алгоритми спираються переважно на напрямок вектора, а не на його абсолютну величину.
Магнітне поле Землі є відносно слабким і, як правило, коливається в межах від приблизно 250 до 650 мгаус, залежно від географічного розташування. Наявність поблизу магнітних джерел може легко спотворити це поле. Постійні магніти та провідники, по яких протікає струм, генерують «твердозалізні» збурення, що зміщують виміряний магнітний вектор, тоді як феромагнітні структури створюють «м’якозалізні» спотворення, які деформують його форму. Ці ефекти можуть перевищувати магнітне поле Землі на кілька порядків величини та суттєво погіршувати точністьheading . Отже, точне магнітне калібрування є необхідним для виявлення та компенсації локальних збурень, перш ніж стане можливою надійна оцінка heading .
Сучасні алгоритми датчиків не можуть визначити повну орієнтацію, використовуючи лише магнітометр. Вони об’єднують вимірювання магнітометра, гіроскопа (короткочасний кутовий рух з високою точністю) та акселерометра (вектор гравітації для розрахунку roll та pitch) за допомогою EKF. Магнітометри забезпечують абсолютну heading відправну точку відносно магнітного півночі. Таке об’єднання датчиків мінімізує дрейф гіроскопа та покращує довгострокову heading точність. Цей підхід використовується в геодезії, морських та промислових системах, а також в автономних транспортних засобах.
