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详解陀螺仪传感元件的几个重要功能
作者: 来源: 日期:2017-6-21 9:40:42

  自2010年iPhone4诞生以来,陀螺仪逐渐变成了当下主流手机的标配。在定义方面,维基百科对陀螺仪的部分解释是:陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置,基于角动量守恒的理论设计出来。这句话很好地解释了陀螺仪的作用在于测量和维持方向。

  智能手机上的陀螺仪元件,资料图

  而之所以把它加入到手机中,是因为传统采用的加速度传感器只能检测轴向的线性动作,没法测量、重构完整的3D动作。而陀螺仪就是为了帮助了计算机重构空间上的动作模型。

  我们现在智能手机上采用的陀螺仪是采用了MEMS微机电技术的MEMS陀螺仪,它需要参考其他传感器的数据才能实现功能,但其体积小、功耗低、易于数字化和智能化,特别是成本低,非常适合手机、汽车牵引控制系统、医疗器材这些需要大规模生产的设备。

  陀螺仪可用于智能手机的游戏控制中,资料图

  下面,我们以智能手机为例,简单了解一下陀螺仪这一传感元件的几个重要功能。

  首先是游戏控制。相比传统重力感应器只能感应左右两个维度的变化,陀螺仪通过对偏转、倾斜等动作角速度的测量,可以实现用手控制游戏主角的视野和方向。比如在飞行游戏中,手机即可作为方向盘控制飞机,只需变换不同角度倾斜手机,飞机就会相应做出上下左右前后的联动。类似的游戏主要以竞速和模拟驾驶类居多。

  其次,可以帮助手机摄像头防抖。在我们按下快门时,镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动,将信号传至微处理器立即计算需要补偿的位移量,然后通过补偿镜片组,根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿,从而有效的克服因相机的振动产生的影像模糊。

  魅族手机上的陀螺仪元件,资料图

  再者,是能辅助GPS进行惯性导航。特别是在没有GPS信号的隧道、桥梁或高楼附近,陀螺仪会测量运动的方向和速度,将速度乘以时间获得运动的距离,实现精确定位导航,并能修正导航线路。当然,这也是目前导航仪和汽车上的标配了。

  最后,还可协助用户界面实现动作感应。这也是最常见的功能,比如iOS的动态壁纸,之所以能随着手机角度调整发生偏移,就是靠陀螺仪检测完成的。另外,有些手机还能通过前后倾斜手机实现通讯录的上下滚动,左右倾斜手机实现浏览页面的左右移动或者放大缩小,都是相同的原理。

  总的说来,在智能手机中,陀螺仪元件看似不起眼,但实用性却是非常高的。相信,随着智能手机能实现的功能越来越多,陀螺仪也会配合其他传感器去实现更多的应用。

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