Які відмінності між гіроскопом, акселерометром і магнітометром?

Яка різниця між 3-осевим гіроскопом, 3-осевим акселерометром та 3-осевим магнітометром? Як працюють ці датчики? Чому всі 3 використовуються на таких пристроях, як смартфони, планшети, квадрокоптери тощо?

Це три датчики, які корисні для визначення положення та орієнтації, але вони вимірюють різні речі.

• Магнітометр вимірює магнітні поля. Оскільки земля має значне магнітне поле, магнітометр можна використовувати як компас. Як такого корисно визначити абсолютну орієнтацію в площині NESW .
• Акселерометр вимірює прискорення. Це корисно для вимірювання змін швидкості (безпосередньо, оскільки прискорення є першою похідною швидкості швидкості) та зміни положення (інтегруючи сигнал). Зазвичай їх використовують для вимірювання дрібних рухів. Також зауважимо, що гравітація діє як безперервне прискорення вгору (за принципом еквівалентності Ейнштейна), тому багатоосевий акселерометр також може бути використаний як датчик абсолютної орієнтації в площині ВПЕРЕДНЕГО ВНИЗ .
• Гіроскоп вимірює або зміни орієнтації (звичайний гіроскоп або інтеграційний швидкість гіроскопа), або зміни швидкості обертання (швидкість гіроскопа).

Причина цих датчиків поєднана в тому, що вони відмінні в різних справах. Наприклад, для орієнтації магнітометр має низьку точність для швидкого руху, але майже нульовий дрейф з часом. Інтегруюча схема, що використовує гіроскопи, з іншого боку, швидко і точно реагує на зміни, але накопичує великі помилки з часом. Також потрібно починати з відомої орієнтації, оскільки вона лише реагує на зміни.

Поєднання входів до цих датчиків дозволяє швидко та точно визначити положення та орієнтацію з низькою кількістю дрейфу з плином часу.

Разом ці датчики також називаються одиницею інерційного вимірювання або IMU. Ви можете знайти більше інформації на сторінці вікіпедії для цього терміна . Зауважте, що при додаванні магнітометрів пристрій не є суворо кажучи чисто інерційним, але ця номенклатура широко використовується.