Differenza principale tra Accelerometro, Giroscopio, Magnetometro e GPS

Accelerometro

L’accelerometro è uno strumento che viene utilizzato per misurare, come dice la parola, l’accelerazione (m/s). All’interno del sensore risiede una massa nota sospesa attraverso una molla elastica. Quando la massa si muove per via della forza inerziale genera un segnale elettrico che viene misurato rilevandone la velocità. Il sistema di coordinate usato è quello standard, per cui quando il dispositivo giace sul tavolo con lo schermo rivolto verso l’alto, quando si muove verso sinistra e quando si muove verso il basso il valore letto sarà positivo lungo l’asse interessato (e negativo nei casi opposti).

Giroscopio

Il giroscopio è un sensore che viene ampiamente utilizzato in grado di misurare le variazioni della velocità angolare (gradi/s) di un dato oggetto oppure, come nel caso della Gesture Recognition, di un movimento del corpo umano.
Il giroscopio viene caratterizzato dal numero di assi in grado di misurare, si va da quelli più economici ad un solo asse, a quelli più costosi fino a tre assi. Esso è un sensore robusto e stabile e fornisce letture precise per veloci rotazioni ma non fornisce valori di riferimento assoluti.

Magnetometro

Il Magnetometro è uno strumento utilizzato per misurare il campo magnetico di un corpo. Solitamente viene sfruttato per capire l’orientamento del dispositivo basandosi sul campo magnetico della terra. In altre parole fornisce una posizione di rotazione che è relativa alla posizione della Terra; chiaramente si assume che nelle immediate vicinanze non siano presenti oggetti di disturbo (ad esempio magneti), altrimenti le sue letture sarebbero completamente inadabili.
A differenza del giroscopio che è molto veloce nel calcolare i dati ma fornisce l’informazione solamente nell’istante in cui avviene il movimento, il magnetometro è in grado di leggere l’orientamento anche in assenza di spostamento ma ha un tempo di risposta molto più alto del precedente.

GPS

Il GPS acronimo per Global Positioning System, è uno strumento in grado di calcolare la latitudine e la longitudine della posizione del dispositivo. Esso infatti è in grado di farlo grazie alla comunicazione con satelliti specifici che gli permettono di triangolare la propria posizione in qualsiasi parte del globo. Il principio di funzionamento si basa su un metodo di posizionamento sferico (trilaterazione), che parte dalla misura del tempo impiegato da un segnale radio a percorrere la distanza satellite-ricevitore. Poiché il ricevitore non conosce il momento in cui è stato trasmesso il segnale dal satellite, per il calcolo della differenza dei tempi il segnale inviato dal satellite è di tipo orario, grazie all’orologio atomico presente sul satellite: il ricevitore calcola l’esatta distanza di propagazione dal satellite a partire dalla differenza (dell’ordine dei microsecondi) tra l’orario pervenuto e quello del proprio orologio sincronizzato con quello a bordo del satellite, tenendo conto della velocità di propagazione del segnale.

Molto spesso tutti questi sensori vengono utilizzati in combinazione, un esempio è quello del cosiddetto “Inertial Measurement Unit” (o “IMU”), che generalmente è l’aggregazione di due, IMU 6 assi contenente un accelerometro e un giroscopio, oppure tre, IMU 9 assi contenente oltre ai due già presenti anche un magnetometro.