陀螺儀的作用

陀螺儀在游戲、人機(jī)界面領(lǐng)域、GPS和電子羅盤(pán)中的作用：

1、游戲

可通過(guò)陀螺儀實(shí)現(xiàn)高速游戲，如高爾夫、羽毛球和斗劍等。這些游戲要偵測(cè)到很快速的揮動(dòng)，這對(duì)目前的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，是很大__的挑戰(zhàn)。“泰格？伍茲揮桿時(shí)，桿頭在0.2s內(nèi)達(dá)到180km/s的速度，這相當(dāng)于瞬間的加速度達(dá)到11個(gè)重力加速度?，F(xiàn)在面向消費(fèi)電子類的加速度傳感器測(cè)量范圍達(dá)不到這么大。如果利用陀螺儀則可以精確地偵測(cè)到這個(gè)快速揮動(dòng)，揮桿時(shí)桿頭角速度約為1，800°/s，相當(dāng)于1s揮5~6圈，這在陀螺儀角速度偵測(cè)范圍內(nèi)，因此可以很好地模擬出這個(gè)游戲的真實(shí)場(chǎng)景。”林尚宏表示。

另一種如射擊類游戲要求設(shè)備保持不動(dòng)，然后做很細(xì)微的調(diào)整后進(jìn)行射擊。這種游戲要求高精度和低干擾，現(xiàn)有的加速度傳感器不能達(dá)到該要求。林尚宏舉例說(shuō)，“我們假設(shè)射擊游戲的誤差角度為±5°，換算給加速度傳感器后，cos5°相當(dāng)于3~4‰的重力加速度，現(xiàn)有的加速度傳感器精度達(dá)不到這個(gè)量級(jí)，沒(méi)法瞄準(zhǔn)射擊。陀螺儀可以偵測(cè)到很細(xì)微的手的抖動(dòng)，干擾也很低，拿著10s不動(dòng)時(shí)偏移才0.05°左右，很適合用于這種瞄準(zhǔn)的游戲?！?/p>

2、人機(jī)界面

在人機(jī)界面領(lǐng)域，陀螺儀也可以進(jìn)行很好的創(chuàng)新。早在兩三年前，羅技就在其鼠標(biāo)上添加陀螺儀和加速度傳感器實(shí)現(xiàn)指示器（激光筆）的功能。現(xiàn)在，通過(guò)陀螺儀，可以在消費(fèi)電子產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的輸入，比如在空中寫(xiě)字，或者通過(guò)晃動(dòng)、振蕩等方式實(shí)現(xiàn)手勢(shì)對(duì)設(shè)備功能的控制。陀螺儀對(duì)角速度的偵查很精準(zhǔn)，甚至還可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別簽名等生物特征，因此可以用手勢(shì)簽信用卡、支票，實(shí)現(xiàn)ECash的應(yīng)用?！笆謩?shì)控制的另一個(gè)好處是可以為消費(fèi)電子省電。當(dāng)你依靠手勢(shì)進(jìn)行某些功能的控制時(shí)，不需要開(kāi)啟屏幕背光。例如打電話給爸爸，握著手機(jī)在空中寫(xiě)一個(gè)‘D’，手機(jī)就自動(dòng)撥號(hào)給爸爸，而不需點(diǎn)亮屏幕進(jìn)行撥號(hào)，這種方式可以大大節(jié)省屏幕背光的耗電量。”林尚宏補(bǔ)充道。

3、定位功能

利用陀螺儀可以對(duì)GPS和電子羅盤(pán)進(jìn)行補(bǔ)充。例如在隧道或停車場(chǎng)等地，GPS會(huì)丟失信號(hào)，這時(shí)陀螺儀可以根據(jù)車子運(yùn)動(dòng)的方向和速度，輔助盲區(qū)導(dǎo)航；在立交橋等立體道路上，GPS無(wú)法識(shí)別汽車在哪一層，陀螺儀則可以通過(guò)偵測(cè)到汽車上坡的動(dòng)作，根據(jù)速度推算汽車到了第幾層。盲區(qū)導(dǎo)航功能如果用加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要先去除重力加速度，測(cè)得線性加速度，再根據(jù)車速推算車的行徑軌跡，運(yùn)算起來(lái)比較復(fù)雜；而如果用電子羅盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)盲區(qū)導(dǎo)航時(shí)，則容易出現(xiàn)漂移，需要對(duì)導(dǎo)航儀畫(huà)“8”字形進(jìn)行校正，從而識(shí)別和去掉雜磁。這個(gè)校正的動(dòng)作對(duì)司機(jī)來(lái)說(shuō)很不方便，但如果配合陀螺儀使用，則可以在很小的位移范圍內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)電子羅盤(pán)的校正。

除了汽車導(dǎo)航外，還可以通過(guò)陀螺儀實(shí)現(xiàn)行人盲區(qū)導(dǎo)航。不過(guò)林尚宏指出，行人的盲區(qū)導(dǎo)航比車子的盲區(qū)導(dǎo)航更難，因?yàn)檐囎拥倪\(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單，而行人將設(shè)備放在不同位置時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)相差很大，例如放腰部和放腿部檢測(cè)到的信號(hào)跳動(dòng)不一樣，需要傳感器濾波。實(shí)現(xiàn)行人的盲區(qū)導(dǎo)航是一項(xiàng)浩大的工程，目前還正在探討過(guò)程中。

4、影像防手震

目前有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一是EIS（電子防手震），另一種是OIS（光學(xué)防手震）。陀螺儀目前已經(jīng)被廣泛使用在了EIS上，通過(guò)兩軸陀螺儀檢測(cè)到手震動(dòng)，快速實(shí)現(xiàn)幾次重復(fù)拍照，然后把手震動(dòng)前后拍下的照片中影像重復(fù)的地方切下來(lái)。如果配合電子羅盤(pán)使用，還可以做到絕對(duì)位置的修正?！坝猛勇輧x實(shí)現(xiàn)防手震有很多好處，比如精確，使得圖片疊加的質(zhì)量更好；陀螺儀檢測(cè)到的是攝像頭本身的震動(dòng)，可以與物體的震動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，避免誤操作；同時(shí)還可以與其他傳感器做配合等?！绷稚泻曛赋?。姜正耀則表示，影像防抖動(dòng)的功能即將被應(yīng)用到手機(jī)中去。“陀螺儀應(yīng)用在游戲機(jī)中時(shí)，只需要6%的精度就夠用，而手機(jī)需要的精度高很多。Invensense現(xiàn)在有1%精度的產(chǎn)品供手機(jī)使用，在2011年上半年，就將有實(shí)現(xiàn)了影像防抖動(dòng)技術(shù)的手機(jī)面市?！彼榻B道。當(dāng)手機(jī)借助陀螺儀實(shí)現(xiàn)了EIS之后，對(duì)可視電話功能有很大的幫助。因?yàn)橛跋穸秳?dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)量很大，陀螺儀對(duì)影像進(jìn)行防抖處理后數(shù)據(jù)量將大幅減少，再傳輸時(shí)既可以節(jié)省無(wú)線帶寬，又可提高幀幅，從而優(yōu)化視頻的清晰度和流暢度。