¿Cuáles son las diferencias entre un giroscopio, un acelerómetro y un magnetómetro?

¿Cuál es la diferencia entre un giroscopio de 3 ejes, un acelerómetro de 3 ejes y un magnetómetro de 3 ejes? ¿Cómo funcionan estos sensores? ¿Por qué se usan los 3 en algunos dispositivos como teléfonos inteligentes, tabletas, cuadricópteros, etc.?

Respuestas (1)

Son tres sensores que sirven para determinar posición y orientación, pero miden cosas distintas.

  • Un magnetómetro mide campos magnéticos. Debido a que la tierra tiene un campo magnético significativo, el magnetómetro se puede usar como una brújula. Como tal, es útil para determinar la orientación absoluta en el plano NESW .
  • Un acelerómetro mide aceleraciones. Esto es útil para medir cambios de velocidad (directamente, ya que la aceleración es la primera derivada de la velocidad) y cambios de posición (mediante la integración de la señal). Suelen utilizarse para medir pequeños movimientos. También tenga en cuenta que la gravedad actúa como una aceleración continua hacia arriba (a través del principio de equivalencia de Einstein), por lo que un acelerómetro de múltiples ejes también se puede usar como un sensor de orientación absoluta en el plano ARRIBA-ABAJO .
  • Un giroscopio mide los cambios de orientación (girocompás regular o giroscopio de velocidad integradora) o cambios en la velocidad de rotación (girocompás de velocidad).

La razón por la que estos sensores se combinan es porque se destacan en diferentes cosas. Por ejemplo, para la orientación, un magnetómetro tiene poca precisión para un movimiento rápido, pero prácticamente cero desviación con el tiempo. Por otro lado, un esquema de integración que usa giroscopios reacciona de manera rápida y precisa a los cambios, pero acumula un gran error con el tiempo. También requiere partir de una orientación conocida, ya que solo reacciona a los cambios.

La combinación de las entradas de estos sensores permite una determinación rápida y precisa de la posición y la orientación con una pequeña desviación a lo largo del tiempo.

Juntos, estos sensores también se denominan Unidad de medición inercial o IMU. Puede encontrar más información en la página de wikipedia para este término . Tenga en cuenta que la unidad no es estrictamente inercial cuando agrega magnetómetros, pero esta nomenclatura se usa ampliamente.

Para mí, tiene mucho sentido que un acelerómetro pueda detectar la gravedad, pero el enlace en su respuesta dice que "los acelerómetros lineales miden aceleraciones no gravitacionales". ¿Cómo es eso posible?
La gravedad generalmente se elimina mediante el filtrado, ya sea en hardware o en el procesamiento posterior, al pasar la señal a través de un filtro de paso alto.
pero si se filtra, ¿cómo saben si el teléfono está en posición vertical u horizontal?
Específicamente cuando se habla de teléfonos, hay varias versiones diferentes de las medidas a las que puede acceder, por ejemplo, en Android. Por lo general, incluyen valores sin procesar, valores filtrados (por ejemplo, "lineales") y valores fusionados con otros sensores, como magnetómetros. Vea, por ejemplo, la respuesta a esta pregunta: stackoverflow.com/questions/7858759/…
¿Cuáles son las diferencias entre un giroscopio, un acelerómetro y un magnetómetro?
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