ジャイロスコープ、加速度計、磁力計の違いは何ですか？

3軸ジャイロスコープ、3軸加速度計、3軸磁力計の違いは何ですか？これらのセンサーはどのように機能しますか？スマートフォン、タブレット、クアッドコプターなどの一部のデバイスで3つすべてが使用されているのはなぜですか？

これらは位置と方向を決定するのに便利な3つのセンサーですが、異なるものを測定します。

• 磁力計は磁場を測定します。地球には大きな磁場があるため、磁力計はコンパスとして使用できます。そういうものとして、NESW飛行機で絶対オリエンテーションを決定するのは役に立ちます。
• 加速度計は加速度を測定します。これは、速度の変化（加速度は速度の最初の時間微分であるため）を直接測定し、位置の変化を（信号を積分することにより）測定するのに役立ちます。彼らは通常、小さな動きを測定するために使用されます。また、重力は上向きの連続的な加速度のように作用することに注意してください（アインシュタインの等価原理による）。したがって、多軸加速度計は、UP-DOWN平面の絶対方位センサーとしても使用できます。
• ジャイロスコープは、方向の変化（通常のジャイロまたは積分レートジャイロ）または回転速度の変化 （レートジャイロ）を測定します。

これらのセンサーが組み合わされる理由は、それらが異なることに優れているためです。たとえば、方位の場合、磁力計の高速移動の精度は低くなりますが、時間経過によるドリフトはほとんどゼロになります。一方、ジャイロを使用した統合スキームは、変化に迅速かつ正確に反応しますが、時間の経過とともに膨大なエラーを蓄積します。また、変更にのみ反応するため、既知の方向から開始する必要があります。

これらのセンサーへの入力を組み合わせることにより、経時的なドリフトが少なく、迅速かつ正確な位置と方向の決定が可能になります。

これらのセンサーを合わせて、慣性測定ユニット（IMU）とも呼びます。詳細については、この用語のウィキペディアのページをご覧ください。磁力計を追加するとき、ユニットは厳密に言えば純粋に慣性ではありませんが、この命名法は広く使用されています。