地磁场可用于获取定位信息。以北半球为例，地磁场的方向不是与地面水平，而是与水平方向有一定的倾角（指向地面），称为磁倾角（Inclination)。同时，地磁场的方向也不同于地理北方。两者的夹角称为磁偏角（Declination)。地磁场的磁感应强度约为30~70uT，与所在地有关。

例如，根据以下网站，上海的磁偏角约为-6°，磁倾角约为47°，磁感应强度49.1uT（水平方向33uT，垂直方向36uT）。

World Magnetic Model Calculator (bgs.ac.uk)

（在后面的介绍中忽略磁倾角，假设磁北就是地理北。一般可以通过当地经纬度查询到磁偏角并加以换算）

一般有地磁传感器XY两轴或者XYZ基于霍尔效应或磁阻效应应或磁阻效应，用于手机、无人机等，实现电子罗盘功能。例如，可以测量两轴磁传感器XY通过简单的计算，在两个方向上获得磁感应强度。假设磁传感器XY平面保持水平，X轴读数hx，Y轴读数hy，设备的X轴方向和磁北的夹角是 θ = a t a n 2 ( h y h x ) \theta=atan2(\frac{h_y}{h_x}) θ=atan2(hxhy)，θ范围是(-180°,180°]。

磁场在某一位置的方向相对恒定，但磁传感器的姿态发生了变化，因此磁传感器各方向的读数与姿态有关。如下图所示MPU-6500，磁传感器的姿态可以绕过XYZ以逆时针旋转(从x轴箭头看箭尾)为正，表示三轴旋转。

例如，绕着Z轴旋转，Z轴读数不变，仅改变X轴和Y轴的读数。

原读数： v 0 = [ h x , h y ] T = [ H c o s θ , H s i n θ ] T v0=[h_x,h_y]^T=[Hcos\theta, Hsin\theta]^T v0=[hx​,hy​]T=[Hcosθ,Hsinθ]T 根据示意图，XY逆时针旋转 δ \delta δ后的读数： v ′ = [ h x ′ , h y ′ ] T = [ H c o s ( θ − δ ) , H s i n ( θ − δ ) ] T = [ H c o s θ c o s δ + H s i n θ s i n δ , H s i n θ c o s δ − H c o s θ s i n δ ] v'=[h_x',h_y']^T=[Hcos(\theta - \delta),Hsin(\theta - \delta)]^T=[Hcos\theta cos\delta+Hsin\theta sin\delta, Hsin\theta cos\delta - Hcos\theta sin\delta] v′=[hx′​,hy′​]T=[Hcos(θ−δ),Hsin(θ−δ)]T=[Hcosθcosδ+Hsinθsinδ,Hsinθcosδ−Hcosθsinδ] 这种旋转可以用矩阵表示： v ′ = [ c o s δ s i n δ − s i n δ c o s δ ] [ H c o s θ H s i n θ ] = R z 2 d ( δ ) v 0 v' = \left[ \begin{matrix} cos\delta & sin\delta \\ -sin\delta & cos\delta \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} Hcos\theta \\ Hsin\theta \end{matrix} \right] = R_{z2d}(\delta)v_0 v′=[cosδ−sinδ​sinδcosδ​][HcosθHsinθ​]=Rz2d​(δ)v0​

然后把Z轴补上，变成一个3x3的矩阵（因为Z轴读数不变，所以只有3,3的元素是1，其他都是0）： R z ( ψ ) = [ c o s ψ s i n ψ 0 − s i n ψ c o s ψ 0 0 0 1 ] R_z(\psi)= \left[ \begin{matrix} cos\psi & sin\psi & 0\\ -sin\psi & cos\psi & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix} \right] Rz​(ψ)=⎣⎡​cosψ−sinψ0​sinψcosψ0​001​⎦⎤​ 同理，围绕X轴和Y轴旋转，对应的矩阵为： R x ( ϕ ) = [ 1 0 0 0 c o s ϕ s i n ϕ 0 − s i n ϕ c o s ϕ ] ,    R y ( θ ) = [ c o s θ 0 − s i n θ 0 1 0 s i n θ 0 c o s θ ] R_x(\phi)= \left[ \begin{matrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & cos\phi & sin\phi\\ 0 & -sin\phi & cos\phi \end{matrix} \right], \; R_y(\theta)= \left[ \begin{matrix} cos\theta & 0 & -sin\theta \\ 0 & 1 & 0 \\ sin\theta & 0 & cos\theta \end{matrix} \right] Rx​(ϕ)=⎣⎡​100​0cosϕ−sinϕ​0sinϕcosϕ​⎦⎤​,Ry​(θ)=⎣⎡​cosθ0sinθ​010​−sinθ0cosθ​⎦⎤​

注意 R y ( θ ) R_y(\theta) Ry​(θ)的 s i n θ sin\theta sinθ符号与其他两个矩阵不同，这与坐标轴设置有关，这里对应于上图MPU6500。

对于三轴磁传感器，定义一个初始位置：XY平面平行于水平面，同时X轴与地磁场方向重合。此时读数为： h 0 = [ H c o s I , 0 , H s i n I ] T h_0=[HcosI,0,HsinI]^T h0​=[HcosI,0,HsinI]T。I是磁倾角。