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手机中的陀螺仪、加速器和磁力计

2014年08月09日
陀螺仪就是内部有一个陀螺,它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行,这样就可以通过与初始方向的偏差计算出实际方向。手机里陀螺仪实际上是一个结构非常精密的芯片,内部包含超微小的陀螺。
加速计是用来检测手机受到的加速度的大小和方向的,而手机静置的时候是只受到重力加速度(这个高中学过)的.所以很多人把加速计功能又叫做重力感应功能。
磁力计是测试磁场强度和方向的。
陀螺仪测量是参考标准是内部中间在与地面垂直的方向上进行转动的陀螺。通过设备与陀螺的夹角得到结果。
加速计是以内部测量组件在各个方向上的受力情况来得到结果。
磁力计的原理就是中学物理中涉及到的那个最简单的指南针了(那记得那根被磁化的钢针么)。
它们分别有自己的强项:
陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动更擅长。但不能确定设备的方位。
加速计的强项在于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如,地面)的运动更擅长。但用来测量设备相对于地面的摆放姿势,则精确度不高。
磁力计的强项在于定位设备的方位。可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。
举几个例子:
陀螺仪对设备旋转角度的检测是瞬时的而且是非常精确的,能满足一些需要高分辨率和快速反应的应用比如FPS游戏的瞄准。而且陀螺仪配合加速计可以在没有卫星和网络的情况下进行导航,这是陀螺仪的经典应用。加速度计可用于有固定的重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动但旋转运动被限制在一定范围内的应用。同时处理直线运动和旋转运动时,就需要把加速度和陀螺仪计结合起来使用。如果还想设备在运动时不至于迷失方向,就再加上磁力计。
对于一个发射出去的导弹来说,要想精确追踪并调整导弹的轨道的话,下面几组数据必不可少:
GPS定位它的位置
加速计测量当前加速度
磁力计确定导弹头的方向(只能知道东南西北四个方向上的夹角),陀螺仪知道导弹的角速度。这两个仪器结合才能确定导弹的准确的立体运动方向。