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陀螺儀的作用

工程師 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:h1654155205.5246 ? 2019-02-22 16:42 ? 次閱讀
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陀螺儀的作用

陀螺儀在游戲、人機(jī)界面領(lǐng)域、GPS和電子羅盤中的作用:

1、游戲

可通過陀螺儀實(shí)現(xiàn)高速游戲,如高爾夫、羽毛球和斗劍等。這些游戲要偵測到很快速的揮動,這對目前的加速度傳感器來說,是很大__的挑戰(zhàn)?!疤└瘢课槠潛]桿時,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個重力加速度?,F(xiàn)在面向消費(fèi)電子類的加速度傳感器測量范圍達(dá)不到這么大。如果利用陀螺儀則可以精確地偵測到這個快速揮動,揮桿時桿頭角速度約為1,800°/s,相當(dāng)于1s揮5~6圈,這在陀螺儀角速度偵測范圍內(nèi),因此可以很好地模擬出這個游戲的真實(shí)場景?!绷稚泻瓯硎尽?/p>

另一種如射擊類游戲要求設(shè)備保持不動,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,“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)不到這個量級,沒法瞄準(zhǔn)射擊。陀螺儀可以偵測到很細(xì)微的手的抖動,干擾也很低,拿著10s不動時偏移才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?,F(xiàn)在,通過陀螺儀,可以在消費(fèi)電子產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)手勢的輸入,比如在空中寫字,或者通過晃動、振蕩等方式實(shí)現(xiàn)手勢對設(shè)備功能的控制。陀螺儀對角速度的偵查很精準(zhǔn),甚至還可以實(shí)現(xiàn)識別簽名等生物特征,因此可以用手勢簽信用卡、支票,實(shí)現(xiàn)ECash的應(yīng)用?!笆謩菘刂频牧硪粋€好處是可以為消費(fèi)電子省電。當(dāng)你依靠手勢進(jìn)行某些功能的控制時,不需要開啟屏幕背光。例如打電話給爸爸,握著手機(jī)在空中寫一個‘D’,手機(jī)就自動撥號給爸爸,而不需點(diǎn)亮屏幕進(jìn)行撥號,這種方式可以大大節(jié)省屏幕背光的耗電量?!绷稚泻暄a(bǔ)充道。

3、定位功能

利用陀螺儀可以對GPS和電子羅盤進(jìn)行補(bǔ)充。例如在隧道或停車場等地,GPS會丟失信號,這時陀螺儀可以根據(jù)車子運(yùn)動的方向和速度,輔助盲區(qū)導(dǎo)航;在立交橋等立體道路上,GPS無法識別汽車在哪一層,陀螺儀則可以通過偵測到汽車上坡的動作,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實(shí)現(xiàn),需要先去除重力加速度,測得線性加速度,再根據(jù)車速推算車的行徑軌跡,運(yùn)算起來比較復(fù)雜;而如果用電子羅盤來實(shí)現(xiàn)盲區(qū)導(dǎo)航時,則容易出現(xiàn)漂移,需要對導(dǎo)航儀畫“8”字形進(jìn)行校正,從而識別和去掉雜磁。這個校正的動作對司機(jī)來說很不方便,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)電子羅盤的校正。

除了汽車導(dǎo)航外,還可以通過陀螺儀實(shí)現(xiàn)行人盲區(qū)導(dǎo)航。不過林尚宏指出,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)行相對簡單,而行人將設(shè)備放在不同位置時測得的數(shù)據(jù)相差很大,例如放腰部和放腿部檢測到的信號跳動不一樣,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,通過兩軸陀螺儀檢測到手震動,快速實(shí)現(xiàn)幾次重復(fù)拍照,然后把手震動前后拍下的照片中影像重復(fù)的地方切下來。如果配合電子羅盤使用,還可以做到絕對位置的修正。“用陀螺儀實(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;陀螺儀檢測到的是攝像頭本身的震動,可以與物體的震動區(qū)分開來,避免誤操作;同時還可以與其他傳感器做配合等?!绷稚泻曛赋觥=珓t表示,影像防抖動的功能即將被應(yīng)用到手機(jī)中去?!巴勇輧x應(yīng)用在游戲機(jī)中時,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,對可視電話功能有很大的幫助。因?yàn)橛跋穸秳訒r,數(shù)據(jù)量很大,陀螺儀對影像進(jìn)行防抖處理后數(shù)據(jù)量將大幅減少,再傳輸時既可以節(jié)省無線帶寬,又可提高幀幅,從而優(yōu)化視頻的清晰度和流暢度。

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