¿Cómo funciona la calibración de la brújula?

El propósito de la calibración es averiguar cómo compensar la forma en que los componentes del teléfono (tornillos, imanes de los altavoces, etc.) interfieren con el campo magnético medido.

El proceso de calibración se basa en el hecho de que se pueden separar las contribuciones internas y externas al campo magnético observando cómo cambia el campo al girar el teléfono. Por ejemplo, en una orientación, el campo magnético del imán del altavoz se sumará al campo terrestre; pero cuando el teléfono se oriente en sentido contrario, los dos campos se anularán parcialmente.

A medida que agitas el teléfono, el magnetómetro registra cómo cambia la magnitud del campo medido y lo utiliza para calibrar los sensores de campo magnético x, y y z. Consulte Respuesta de geometrikal a una pregunta similar para más detalles sobre este proceso. Tenga en cuenta que esta calibración no no le permiten compensar la influencia de otros objetos externos (por ejemplo, su frigorífico) sobre el campo magnético.

En cuanto a la implementación en Google Maps: Creo que Google Maps no tiene control sobre la calibración de la brújula porque no existe tal funcionalidad en la API de Android. Es probable que el magnetómetro se esté calibrando continuamente, y Google Maps solo te pide que gires el teléfono para que el magnetómetro pueda recopilar los datos que necesita para obtener una calibración precisa.

En otras palabras, puedes calibrar la brújula en cualquier momento que se utilice el sensor de campo magnético con sólo agitar el teléfono: no existe un "modo de calibración".

En cualquier punto del espacio, la intensidad y dirección del campo magnético es el efecto neto de todas las fuentes de campo magnético que afectan a ese punto. El campo magnético terrestre es una de ellas. Los destornilladores imantados, los coches, los imanes de nevera, etc., todos producen campos. La corriente que circula por los cables también produce campos. Es como verter agua en un vaso desde múltiples fuentes. Una vez en el vaso, no se sabe de dónde procede.

No existe ningún instrumento que pueda determinar los "polos reales" de la Tierra midiendo el campo magnético en un punto. Lo que sí puede hacer el teléfono es detectar el punto en el que el eje del teléfono es paralelo a la línea de fuerza magnética N/S y determinar qué extremo del teléfono apunta al norte. Si se baila lejos de objetos que puedan estar magnetizados, como coches y vallas de acero, el campo que mide el teléfono mayo ser principalmente el campo terrestre y, por tanto, la brújula del teléfono estará correctamente calibrada. Sin embargo, si se coloca el teléfono en un coche magnetizado, apuntará al norte en la dirección equivocada. El acero de todos los coches está magnetizado en un grado u otro.

Las brújulas de alta precisión, como las que se utilizan en aviones y embarcaciones marítimas, tienen pequeños imanes de corrección ajustables con tornillos para los errores N/S y E/W. Una vez instaladas, se calibran girando el vehículo hacia un rumbo conocido (una rosa de los vientos pintada por un topógrafo en una pista de rodaje alejada de edificios metálicos, por ejemplo) y manipulando los imanes hasta minimizar el error de la brújula. A continuación, se registran los errores residuales en una "tarjeta de corrección de brújula" para utilizarla en la corrección de las lecturas indicadas. Busca "tarjeta de corrección de brújula" para ver las imágenes.

En teoría, el GPS podría utilizarse para calibrar la brújula al caminar o conducir, ya que el seguimiento instantáneo del GPS es preciso. No he oído que esto se haga, aunque posiblemente sea habitual. Funcionaría incluso en un coche magnetizado. Sin embargo, en un avión o un barco, esto no funcionaría porque el rumbo del vehículo suele estar en un grado u otro ligeramente inclinado hacia el viento y el GPS no tiene conocimiento de esto.

He probado las mediciones de los campos de la brújula proporcionadas por el teléfono Android y he descubierto que, si giro el teléfono 180 grados, el campo no cambia exactamente al contrario, lo que debe ser el caso si los sensores son correctos. Esto podría deberse al magnetismo interno de los detalles del teléfono o a la inexactitud de la lectura del sensor.

Si no lo compensas y utilizas la lectura tal cual e intentas calcular la dirección Norte, descubrirás que son incorrectos: girar el teléfono 90 grados alrededor del eje vertical no hace que el campo magnético medido gire el mismo ángulo (esto es cierto para cualquier ángulo, sólo que es más fácil comprobarlo con 90 grados).

Así pues, el objetivo de la calibración es desarrollar una fórmula de compensación que transforme las lecturas erróneas del sensor magnético en valores más realistas, a partir de los cuales podamos calcular el rodamiento correcto. Mi suposición es que se está buscando el desplazamiento óptimo de cero para cada eje que dará como resultado la longitud del vector magnético independiente de la orientación del teléfono (que debe ser el caso en la situación ideal, pero no es el caso cuando el cero se desplaza en cualquier eje).