陀螺儀的作用

陀螺儀在游戲、人機界面領域、GPS和電子羅盤中的作用：

1、游戲

可通過陀螺儀實現高速游戲，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。“泰格？伍茲揮桿時，桿頭在0.2s內達到180km/s的速度，這相當于瞬間的加速度達到11個重力加速度。現在面向消費電子類的加速度傳感器測量范圍達不到這么大。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，相當于1s揮5~6圈，這在陀螺儀角速度偵測范圍內，因此可以很好地模擬出這個游戲的真實場景。”林尚宏表示。

另一種如射擊類游戲要求設備保持不動，然后做很細微的調整后進行射擊。這種游戲要求高精度和低干擾，現有的加速度傳感器不能達到該要求。林尚宏舉例說，“我們假設射擊游戲的誤差角度為±5°，換算給加速度傳感器后，cos5°相當于3~4‰的重力加速度，現有的加速度傳感器精度達不到這個量級，沒法瞄準射擊。陀螺儀可以偵測到很細微的手的抖動，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的游戲。”

2、人機界面

在人機界面領域，陀螺儀也可以進行很好的創新。早在兩三年前，羅技就在其鼠標上添加陀螺儀和加速度傳感器實現指示器（激光筆）的功能。現在，通過陀螺儀，可以在消費電子產品上實現手勢的輸入，比如在空中寫字，或者通過晃動、振蕩等方式實現手勢對設備功能的控制。陀螺儀對角速度的偵查很精準，甚至還可以實現識別簽名等生物特征，因此可以用手勢簽信用卡、支票，實現ECash的應用。“手勢控制的另一個好處是可以為消費電子省電。當你依靠手勢進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，握著手機在空中寫一個‘D’，手機就自動撥號給爸爸，而不需點亮屏幕進行撥號，這種方式可以大大節省屏幕背光的耗電量。”林尚宏補充道。

3、定位功能

利用陀螺儀可以對GPS和電子羅盤進行補充。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車子運動的方向和速度，輔助盲區導航；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，根據速度推算汽車到了第幾層。盲區導航功能如果用加速度傳感器來實現，需要先去除重力加速度，測得線性加速度，再根據車速推算車的行徑軌跡，運算起來比較復雜；而如果用電子羅盤來實現盲區導航時，則容易出現漂移，需要對導航儀畫“8”字形進行校正，從而識別和去掉雜磁。這個校正的動作對司機來說很不方便，但如果配合陀螺儀使用，則可以在很小的位移范圍內快速實現電子羅盤的校正。

除了汽車導航外，還可以通過陀螺儀實現行人盲區導航。不過林尚宏指出，行人的盲區導航比車子的盲區導航更難，因為車子的運行相對簡單，而行人將設備放在不同位置時測得的數據相差很大，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。實現行人的盲區導航是一項浩大的工程，目前還正在探討過程中。

4、影像防手震

目前有兩種實現方式，一是EIS（電子防手震），另一種是OIS（光學防手震）。陀螺儀目前已經被廣泛使用在了EIS上，通過兩軸陀螺儀檢測到手震動，快速實現幾次重復拍照，然后把手震動前后拍下的照片中影像重復的地方切下來。如果配合電子羅盤使用，還可以做到絕對位置的修正。“用陀螺儀實現防手震有很多好處，比如精確，使得圖片疊加的質量更好；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分開來，避免誤操作；同時還可以與其他傳感器做配合等。”林尚宏指出。姜正耀則表示，影像防抖動的功能即將被應用到手機中去。“陀螺儀應用在游戲機中時，只需要6%的精度就夠用，而手機需要的精度高很多。Invensense現在有1%精度的產品供手機使用，在2011年上半年，就將有實現了影像防抖動技術的手機面市。”他介紹道。當手機借助陀螺儀實現了EIS之后，對可視電話功能有很大的幫助。因為影像抖動時，數據量很大，陀螺儀對影像進行防抖處理后數據量將大幅減少，再傳輸時既可以節省無線帶寬，又可提高幀幅，從而優化視頻的清晰度和流暢度。