去年的6月8日，偉大的蘋(píng)果公司發(fā)布了最新一代iphone 4G，這款新機器有很多硬件方面的升級，其中對游戲玩家來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō)，最大的一個(gè)“三軸陀螺儀”！

第一次聽(tīng)說(shuō)這個(gè)“三軸陀螺儀”是前一段時(shí)間，偶爾發(fā)現有Apple玩家測試Ipod Touch的定位功能,具體詳見(jiàn)“不同移動(dòng)設備的定位偏移問(wèn)題”。 感覺(jué)很新奇–因為Ipod touch 無(wú)GPS也能夠實(shí)現定位，特地研究了一下。
后研究發(fā)現，這個(gè)三軸陀螺儀對我們這這些位置定位愛(ài)好者也是一個(gè)相當棒的消息， 因為有了wifi與這個(gè)陀螺儀和加速度傳感器，也能夠實(shí)現定位，雖然定位精度有待考證，廢話(huà)少說(shuō)，先和大家分享一下我搜集的這個(gè)Iphone的三軸陀螺儀與加速度傳感器的知識吧！

在所有之前解釋一下陀螺儀

根據Wiki的定義：「陀螺儀是用于測量角度或維持方向的設備，基于角動(dòng)量守恒原理�！�

這句話(huà)的要點(diǎn)是測量角度或維持方向，這是 iPhone 4 為何搭載此類(lèi)設備的原因。機械陀螺儀–例如下面這只–中間有一轉盤(pán)，用以偵測方向的改變。iPhone 4 采用了微型的，電子化的振動(dòng)陀螺儀，也叫微機電陀螺儀。
這東西應該就是這個(gè)樣子一個(gè)東西(下圖)，看起來(lái)很像手表里的一個(gè)機密零件！

三軸陀螺儀動(dòng)態(tài)展示圖

三軸陀螺儀工作原理

注意上圖的中間是一個(gè)高速旋轉的金黃顏色的轉子，由于慣性作用它是不會(huì )受到外力的影響而改變姿態(tài)的，而周邊的設備的任何姿態(tài)的改變就可以檢測出來(lái)，用來(lái)判別物體在各個(gè)方向上旋轉的角度。

這里插一句，大家小時(shí)候玩過(guò)陀螺的，知道在一定的速度下，就能一直保持一個(gè)豎直的方向。

三軸陀螺儀最大的作用就是“測量角速度，以判別物體的運動(dòng)狀態(tài)，所以也稱(chēng)為運動(dòng)傳感器“，換句話(huà)說(shuō)，這東西可以讓我們的iPhone知道自己”在哪兒和去哪兒“（where they are or where they’re going）！

加速傳感器

加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質(zhì)上是一個(gè)振蕩系統，安裝于運動(dòng)載體的內部，可以用來(lái)測量載體的運動(dòng)加速度。

MEMS類(lèi)加速度計的工作原理是當加速度計連同外界物體(該物體的加速度就是待測的加速度)一起作加速運動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動(dòng)。質(zhì)量塊發(fā)生的位移受到彈簧和阻尼器的限制，通過(guò)輸出電壓就能測得外界的加速度大小。

加速度計工作原理圖

三軸陀螺儀與加速傳感器配合是如何實(shí)現輔助GPS進(jìn)行定位導航的呢

從MEMS陀螺儀的應用方向來(lái)看，陀螺儀能夠測量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運動(dòng)的角速度，可與MEMS加速度計(加速計)形成優(yōu)勢互補，如果組合使用加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，設計者就能更好地跟蹤并捕捉三維空間的完整運動(dòng)，為最終用戶(hù)提供現場(chǎng)感更強的用戶(hù)使用體驗、精確的導航系統以及其它功能。

要準確地描述線(xiàn)性（直線(xiàn)運動(dòng)）和旋轉運動(dòng)（有轉彎變化的運動(dòng)），需要設計者同時(shí)用到陀螺儀和加速度計。

• 單純使用陀螺儀的方案可用于需要高分辨率和快速反應的旋轉檢測；
• 單純使用加速度計的方案可用于有固定的重力參考坐標系、存在線(xiàn)性或傾斜運動(dòng)但旋轉運動(dòng)被限制在一定范圍內的應用。但同時(shí)處理直線(xiàn)運動(dòng)和旋轉運動(dòng)時(shí)，就需要使用加速度和陀螺儀計的方案。

此外，為讓設計和制作的陀螺儀具有較高的加速度和較低的機械噪聲，或為校正加速度計的旋轉誤差，一些廠(chǎng)商會(huì )使用磁力計來(lái)完成傳統上用陀螺儀實(shí)現的傳感功能，以完成相應定位，讓陀螺儀術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻。這表明，混合的陀螺儀、加速度計或磁感應計結合的方案正成為MEMS陀螺儀技術(shù)應用的趨勢。若只使用傳統的加速度計，用戶(hù)得到的要么是反應敏捷的但噪聲較大的輸出，要么是反應慢但較純凈的輸出，而如將加速度計與陀螺儀相結合，就能得到既純凈又反應敏捷的輸出。

加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質(zhì)上是一個(gè)振蕩系統，安裝于運動(dòng)載體的內部，可以用來(lái)測量載體的運動(dòng)加速度，利用已知的GPS測量等等的初始速度，對加速度積分，就可知道載體的速度和位置等信息。因此，加速度計的性能和精度直接影響導航和制導系統的精度。

簡(jiǎn)而言之，言而簡(jiǎn)之

室外

• GPS——用于在室外能夠搜索到足夠衛星情況下的導航

室內

• 加速度計用于測量加速度，結合GPS所提供的初始速度，可以計算出現有的速度運動(dòng)的距離。
• 陀螺儀用于測量設備的轉彎或坡度變化大小

在GPS信號被阻擋或受到干擾而不能進(jìn)行定位的環(huán)境中，通過(guò)陀螺儀與加速度計就可以進(jìn)行另一種方式的導航，可以大幅提升定位導航的效率與準確度。IPhone裝上陀螺儀與加速度計后，會(huì )帶動(dòng)一大批手機廠(chǎng)商的跟進(jìn)，這將會(huì )有力地推動(dòng)lbs服務(wù)的進(jìn)一步增長(cháng)。