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陀螺仪的作用都有哪些?
上传时间:2019-02-22 23:01点击:

陀螺仪在游戏、人机界面领域、GPS和电子罗盘中的作用:

  1、游戏

  可通过陀螺仪实现高速游戏,如高尔夫、羽毛球和斗剑等。这些游戏要侦测到很快速的挥动,这对目前的加速度传感器来说,是很大__的挑战。“泰格?伍兹挥杆时,杆头在0.2s内达到180km/s的速度,这相当于瞬间的加速度达到11个重力加速度。现在面向消费电子类的加速度传感器测量范围达不到这么大。如果利用陀螺仪则可以精确地侦测到这个快速挥动,挥杆时杆头角速度约为1,800°/s,相当于1s挥5~6圈,这在陀螺仪角速度侦测范围内,因此可以很好地模拟出这个游戏的真实场景。”林尚宏表示。

  另一种如射击类游戏要求设备保持不动,然后做很细微的调整后进行射击。这种游戏要求高精度和低干扰,现有的加速度传感器不能达到该要求。林尚宏举例说,“我们假设射击游戏的误差角度为±5°,换算给加速度传感器后,cos5°相当于3~4‰的重力加速度,现有的加速度传感器精度达不到这个量级,没法瞄准射击。陀螺仪可以侦测到很细微的手的抖动,干扰也很低,拿着10s不动时偏移才0.05°左右,很适合用于这种瞄准的游戏。”

陀螺仪的作用

  2、人机界面

  在人机界面领域,陀螺仪也可以进行很好的创新。早在两三年前,罗技就在其鼠标上添加陀螺仪和加速度传感器实现指示器(激光笔)的功能。现在,通过陀螺仪,可以在消费电子产品上实现手势的输入,比如在空中写字,或者通过晃动、振荡等方式实现手势对设备功能的控制。陀螺仪对角速度的侦查很精准,甚至还可以实现识别签名等生物特征,因此可以用手势签信用卡、支票,实现ECash的应用。“手势控制的另一个好处是可以为消费电子省电。当你依靠手势进行某些功能的控制时,不需要开启屏幕背光。例如打电话给爸爸,握着手机在空中写一个‘D’,手机就自动拨号给爸爸,而不需点亮屏幕进行拨号,这种方式可以大大节省屏幕背光的耗电量。”林尚宏补充道。

  3、定位功能

  利用陀螺仪可以对GPS和电子罗盘进行补充。例如在隧道或停车场等地,GPS会丢失信号,这时陀螺仪可以根据车子运动的方向和速度,辅助盲区导航;在立交桥等立体道路上,GPS无法识别汽车在哪一层,陀螺仪则可以通过侦测到汽车上坡的动作,根据速度推算汽车到了第几层。盲区导航功能如果用加速度传感器来实现,需要先去除重力加速度,测得线性加速度,再根据车速推算车的行径轨迹,运算起来比较复杂;而如果用电子罗盘来实现盲区导航时,则容易出现漂移,需要对导航仪画“8”字形进行校正,从而识别和去掉杂磁。这个校正的动作对司机来说很不方便,但如果配合陀螺仪使用,则可以在很小的位移范围内快速实现电子罗盘的校正。

  除了汽车导航外,还可以通过陀螺仪实现行人盲区导航。不过林尚宏指出,行人的盲区导航比车子的盲区导航更难,因为车子的运行相对简单,而行人将设备放在不同位置时测得的数据相差很大,例如放腰部和放腿部检测到的信号跳动不一样,需要传感器滤波。实现行人的盲区导航是一项浩大的工程,目前还正在探讨过程中。

  4、影像防手震

  目前有两种实现方式,一是EIS(电子防手震),另一种是OIS(光学防手震)。陀螺仪目前已经被广泛使用在了EIS上,通过两轴陀螺仪检测到手震动,快速实现几次重复拍照,然后把手震动前后拍下的照片中影像重复的地方切下来。如果配合电子罗盘使用,还可以做到绝对位置的修正。“用陀螺仪实现防手震有很多好处,比如精确,使得图片叠加的质量更好;陀螺仪检测到的是摄像头本身的震动,可以与物体的震动区分开来,避免误操作;同时还可以与其他传感器做配合等。”林尚宏指出。姜正耀则表示,影像防抖动的功能即将被应用到手机中去。“陀螺仪应用在游戏机中时,只需要6%的精度就够用,而手机需要的精度高很多。Invensense现在有1%精度的产品供手机使用,在2011年上半年,就将有实现了影像防抖动技术的手机面市。”他介绍道。当手机借助陀螺仪实现了EIS之后,对可视电话功能有很大的帮助。因为影像抖动时,数据量很大,陀螺仪对影像进行防抖处理后数据量将大幅减少,再传输时既可以节省无线带宽,又可提高帧幅,从而优化视频的清晰度和流畅度。



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