三軸陀螺儀工作原理

三軸陀螺儀也叫作微機(jī)械陀螺儀，而微機(jī)械陀螺儀也會(huì)被稱作MEMS陀螺儀。它的特點(diǎn)在于能夠同時(shí)進(jìn)行六個(gè)方向的位置測(cè)定工作，還能對(duì)該些方向移動(dòng)的軌跡及加速的測(cè)定。最早的單軸陀螺儀的只能進(jìn)行一個(gè)方向的測(cè)量。一個(gè)三軸陀螺儀能完成三個(gè)單軸陀螺儀的工作量，如果在一個(gè)系統(tǒng)需要三個(gè)陀螺儀，三軸陀螺儀可以完美替代三個(gè)單軸陀螺儀。三軸陀螺儀具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，是激光陀螺的發(fā)展趨勢(shì)。簡(jiǎn)而言之，三軸陀螺儀最大的作用就是“測(cè)量角速度，以判別物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以也稱為運(yùn)動(dòng)傳感器。

三軸陀螺儀的應(yīng)用

角速度傳感器還有加速度傳感器不一定是陀螺儀，也許是單純的加速度計(jì)呢。飛機(jī)、輪船或?qū)椫械闹甘緝x，其核心部分就是定向指示儀，它是一個(gè)裝在能自由轉(zhuǎn)向的小框架上的小飛輪（陀螺）。在這個(gè)裝置中，軸承的摩擦力矩很小，可以忽略不計(jì)。另一方面，剛體結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱，其質(zhì)心集中在連桿中心處。這樣，當(dāng)飛輪繞自身對(duì)稱軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)論如何改變框架的方位，其中心軸的空間取向都始終保持不變。（專業(yè)說(shuō)法是：定向指示儀所受到的合外力矩為零，其角動(dòng)量守恒）這是定向指示儀的重要特性。

如果在飛機(jī)上裝上三個(gè)定向指示儀，并使三個(gè)小飛輪的自轉(zhuǎn)軸相互垂直，飛行員就可以通過(guò)飛輪軸相對(duì)于機(jī)身的指向來(lái)確定飛機(jī)的空間取向。船舶上裝上定向指示儀，海員可用它來(lái)確定海輪的航向。魚雷，火箭中也裝有定向指示儀，起到自動(dòng)導(dǎo)航的作用。在魚雷前進(jìn)的過(guò)程中，定向指示儀的軸線方向保持不變。當(dāng)魚雷因風(fēng)浪等影響，前進(jìn)方向改變時(shí)，魚雷的縱軸與定向指示儀之間就出現(xiàn)了偏差，這時(shí)可啟動(dòng)有關(guān)器械改變舵的角度，使魚雷回復(fù)到原來(lái)的前進(jìn)方向?；鸺校瑒t采用改變噴氣方向的方法來(lái)校正飛行方向。

汽車級(jí)陀螺儀能提供精確的測(cè)量結(jié)果，可大幅提升汽車導(dǎo)航儀和遠(yuǎn)端資訊處理系統(tǒng)的航位推算（Dead-ReckoNIng）和/或地圖對(duì)照（Map-Matching）功能。在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星訊號(hào)很差的室內(nèi)和高樓林立的區(qū)域，航位推算系統(tǒng)可彌補(bǔ)訊號(hào)消失的影響，代替衛(wèi)星檢測(cè)物體的動(dòng)作和高度。陀螺儀的精確測(cè)量資料還能提高地圖對(duì)照準(zhǔn)確度;地圖對(duì)照是在數(shù)位地圖的道路網(wǎng)路上描述衛(wèi)星或感測(cè)器觀測(cè)的用戶位置的動(dòng)作軌跡的過(guò)程，地圖對(duì)照被用于各種導(dǎo)航定位系統(tǒng)，包括交通流量分析和車輛行駛方向。

而最早將三軸陀螺儀置入手機(jī)領(lǐng)域的就是蘋果公司的教父—史蒂芬。喬布斯，2010年，通過(guò)創(chuàng)新將三軸陀螺儀配置入iPhone4當(dāng)中，這也標(biāo)志著手機(jī)邁入智能手機(jī)的開端。三軸陀螺儀通過(guò)對(duì)設(shè)備的方向的測(cè)量和對(duì)方向的維持，基于角動(dòng)量守恒原理。

隨后的七八年里，各大手機(jī)企業(yè)開始都三軸陀螺儀配備到自己的產(chǎn)品當(dāng)中，現(xiàn)在幾乎已是手機(jī)上的標(biāo)配了。手機(jī)上利用三軸陀螺儀來(lái)維持一些游戲動(dòng)作的特性穩(wěn)定?，F(xiàn)在市面上的許多游戲要用到這一方面功能，如最近比較火熱的絕地求生、動(dòng)作模擬保齡球等體育射擊類游戲，還有在第一人稱游戲上如賽車類體現(xiàn)特別的明顯。