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$\theta =atan2(\frac{h_y}{h_x})$，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：
$$v0=[h_x,h_y{]}^T=[Hcos\theta ,Hsin\theta {]}^T$$
根据示意图，XY逆时针旋转$\delta$后的读数：
$$v^{\prime }=[h_x^{\prime },h_y^{\prime }{]}^T=[Hcos(\theta -\delta ),Hsin(\theta -\delta ){]}^T=[Hcos\theta cos\delta +Hsin\theta sin\delta ,Hsin\theta cos\delta -Hcos\theta sin\delta ]$$
这种旋转可以用矩阵表示：
$$v^{\prime }=\left[\begin{array}{cc}cos\delta & sin\delta \\ -sin\delta & cos\delta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}Hcos\theta \\ Hsin\theta \end{array}\right]=R_{z2d}(\delta )v_0$$

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）：
$$R_z(\psi )=\left[\begin{array}{ccc}cos\psi & sin\psi & 0\\ -sin\psi & cos\psi & 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$$
同理，围绕X轴和Y轴旋转，对应的矩阵为：
$$R_x(\varphi )=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& cos\varphi & sin\varphi \\ 0& -sin\varphi & cos\varphi \end{array}\right],R_y(\theta )=\left[\begin{array}{ccc}cos\theta & 0& -sin\theta \\ 0& 1& 0\\ sin\theta & 0& cos\theta \end{array}\right]$$

注意$R_y(\theta )$的$sin\theta$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：$h_0=[HcosI,0,HsinI{]}^T$。I是磁倾角。