Los giroscopios miden la velocidad de rotación. Puede decirle qué tan rápido está girando el teléfono. Y al realizar un seguimiento de (integrando) estas velocidades, puede estimar un poco la orientación del teléfono. Pero esa estimación es propensa a errores y podría “derivar” con el tiempo debido a la estimación imperfecta y al ruido del sensor. Los giroscopios son razonablemente precisos en las escalas de tiempo cortas.
Los acelerómetros, por otro lado, perciben la aceleración, que es una combinación de gravedad y movimiento real. En teoría, si no hubiera movimiento del teléfono, entonces podemos usar acelerómetros para medir la gravedad, que le indica en qué dirección está el teléfono. Pero cuando se introduce el movimiento, a veces es muy difícil separar la aceleración de la gravedad y la aceleración del movimiento. Por lo tanto, los acelerómetros solo dan una estimación de la orientación del teléfono y se ven afectados por el movimiento. Tampoco dan rotación en el plano horizontal.
La mayoría de los teléfonos también tienen un magnetómetro (brújula digital), que le indica en qué dirección apunta el campo magnético de la Tierra. En teoría, si el campo magnético de la Tierra fuera uniforme en todas partes, podríamos usar este sensor para obtener la orientación del teléfono. Pero resulta que el campo magnético de la Tierra varía a través de la Tierra y también está distorsionado por edificios, vehículos, mesas, estuches y, de hecho, los otros componentes y la batería del teléfono. De nuevo, solo da una estimación de la orientación del teléfono, y se ve afectado por la variación del campo magnético de la Tierra en todo el mundo, y también básicamente todo lo que lo rodea. (¿Alguna vez Google Maps le pidió que balanceara su teléfono para calibrar la brújula? Ese es un algoritmo para calibrar estos efectos). Al igual que los acelerómetros que no dan rotación en el plano horizontal, los magnetómetros no darán rotación en el plano normal de la declinación magnética.
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Entonces, para obtener una estimación precisa de la orientación del teléfono, necesitamos combinar datos de los tres sensores en lo que se conoce como un sistema de referencia de actitud y rumbo. Implica una combinación de calibración del sensor, filtrado y, a veces, quateriones (* estremecimiento *).
Curiosamente, este es exactamente el mismo algoritmo y sensores que están en el núcleo de los sistemas de estabilización para drones. La única diferencia es que cuando te equivocas con el algoritmo, tu dron se bloquea y se quema, por eso ahora tengo TEPT cuando la gente habla de cuaterniones.
