Компас на смартфоне¶
Компас на смартфоне — программный инструмент операционной системы мобильного устройства, определяющий стороны света и направление на местности с помощью встроенного магнитометра и других сенсоров. В отличие от классического магнитного компаса, цифровой инструмент не имеет подвижной стрелки и отображает направление на экране в виде электронной шкалы, стрелки или карты. Большинство смартфонов на базе Android и iOS оснащены магнитометром, что позволяет использовать устройство как навигационный прибор без подключения к сети.
¶Устройство и принцип работы
Магнитометр — микромеханический сенсор (MEMS), измеряющий компоненты магнитного поля Земли по трём осям. Датчик регистрирует горизонтальную составляющую геомагнитного поля и вычисляет азимут — угол между направлением на северный магнитный полюс и осью устройства. Для повышения точности к магнитометру обычно добавляют данные гироскопа и акселерометра: гироскоп отслеживает вращение, акселерометр определяет наклон и наклонность устройства. Совместная обработка потоков данных (sensor fusion) снижает влияние дрейфа и колебаний.
Отдельные модели смартфонов дополнительно используют GPS-модуль: по координатам и вектору движения вычисляется магнитное склонение — разность между истинным и магнитным севером, — что позволяет показывать направление на истинный север.
¶Точность и погрешность
Точность электронного компаса зависит от нескольких факторов:
- Помехи от железа и электроники. Стальные конструкции, магниты чехлов, наушники, динамики и токи в самой плате смартфона искажают локальное магнитное поле.
- Калибровка. Перед первым использованием или после резкой смены места операционная система обычно предлагает выполнить калибровку — вращать устройство восьмёркой или по кругу.
- Наклон устройства. Магнитометр корректно работает при горизонтальном или близком к вертикальному положении; сильный наклон в произвольную плоскость увеличивает ошибку.
- Геомагнитные аномалии. Вблизи залежей руды, крупных инженерных сооружений и линий электропередачи поле искажается.
Практическая погрешность исправно откалиброванного смартфона составляет обычно 2–5°.
¶Как пользоваться компасом на телефоне
¶На Android
В стандартном приложении «Компас» (Google Compass, доступно не на всех прошивках) или в альтернативных приложениях из Google Play отображается шкала с делениями и стрелкой. Порядок действий:
- Открыть приложение «Компас».
- При первом запуске выполнить калибровку: удерживая телефон горизонтально ладонью, вращать им, описывая восьмёрку, до исчезновения подсказки.
- Положить телефон горизонтально или держать вертикально перед собой экраном вверх.
- Дождаться стабилизации стрелки. Направление на север определяется меткой «С» или «N».
- Азимут отображается в градусах: 0° — север, 90° — восток, 180° — юг, 270° — запад.
Приложение «Карты» Google также показывает розу ветров при включённой навигации пешеходом.
¶На iPhone
На iOS встроенное приложение «Компас» по умолчанию установлено в составе системы. Порядок использования:
- Открыть приложение «Компас».
- При запросе разрешить доступ к данным о местоположении и магнитному полю.
- Если экран сообщает «Двигайте iPhone для калибровки», выполнить вращение устройства, описывая восьмёрку.
- Направить телефон горизонтально или вертикально — шкала покажет азимут, отметки «С», «В», «Ю», «З» и градусы.
Приложение «Карты» (Apple Maps) показывает розу ветров, когда пользователь идёт пешком и телефон ориентирован по курсу.
¶Калибровка
Калибровка компенсирует постоянное смещение магнитного поля, наведённое внутренними компонентами. На Android калибровочный режим запускается автоматически при отклонении показаний; на iPhone — по запросу приложения. Рекомендуется калибровать компас:
- после смены чехла, особенно с магнитной застёжкой;
- после пребывания рядом с мощными магнитами (динамиками колонок, инструментами);
- при переезде на значительное расстояние (сотни километров), так как меняется склонение.
¶Применение
Электронный компас смартфона используется в туристических приложениях (походные карты, трекинг), при ориентировании на местности, в дополнённой реальности, в играх с геолокацией, а также в профессиональных инструментах геодезии и строительства. Компас интегрирован в навигаторы: при потере GPS-сигнала в туннеле или городе данные магнитометра позволяют продолжать определение курса по инерции.
¶Ограничения
Электронный компас не работает вблизи крупных металлических объектов и в помещениях с железобетонным перекрытием. Показания зависят от положения телефона относительно тела пользователя: прижатый к груди аппарат может давать смещение из-за металлических элементов одежды. Для точного ориентирования рекомендуется удалять устройство от источников помех и держать его на вытянутой руке горизонтально.
¶Интересные факты
- Магнитометр в смартфонах появился в массовом сегменте около 2010 года; одним из первых устройств с цифровым компасом стал iPhone 3GS (2009).
- Некоторые чехлы с магнитными креплениями (MagSafe у Apple) содержат магниты, влияющие на показания компаса; iOS компенсирует это программно.
- Магнитное склонение на территории России изменяется от 0° на востоке до более 20° на западе страны, поэтому без поправки на склонение азимут может заметно отличаться от истинного направления.
¶Источники
- Руководства пользователя iOS и Android по приложению «Компас»
- Документация Google по сенсорам Android (Sensor Manager, magnetic field sensor)
- Справочные материалы по геомагнитному склонению и магнитным аномалиям