分析三軸陀螺儀的工作原理及應用

三軸陀螺儀工作原理

三軸陀螺儀也叫作微機械陀螺儀，而微機械陀螺儀也會被稱作MEMS陀螺儀。它的特點在于能夠同時進行六個方向的位置測定工作，還能對該些方向移動的軌跡及加速的測定。最早的單軸陀螺儀的只能進行一個方向的測量。一個三軸陀螺儀能完成三個單軸陀螺儀的工作量，如果在一個系統需要三個陀螺儀，三軸陀螺儀可以完美替代三個單軸陀螺儀。三軸陀螺儀具有體積小、重量輕、結構簡單、可靠性好等優點，是激光陀螺的發展趨勢。簡而言之，三軸陀螺儀最大的作用就是“測量角速度，以判別物體的運動狀態，所以也稱為運動傳感器。

三軸陀螺儀的應用

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呢。飛機、輪船或導彈中的指示儀，其核心部分就是定向指示儀，它是一個裝在能自由轉向的小框架上的小飛輪（陀螺）。在這個裝置中，軸承的摩擦力矩很小，可以忽略不計。另一方面，剛體結構高度對稱，其質心集中在連桿中心處。這樣，當飛輪繞自身對稱軸高速轉動時，無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。（專業說法是：定向指示儀所受到的合外力矩為零，其角動量守恒）這是定向指示儀的重要特性。

如果在飛機上裝上三個定向指示儀，并使三個小飛輪的自轉軸相互垂直，飛行員就可以通過飛輪軸相對于機身的指向來確定飛機的空間取向。船舶上裝上定向指示儀，海員可用它來確定海輪的航向。魚雷，火箭中也裝有定向指示儀，起到自動導航的作用。在魚雷前進的過程中，定向指示儀的軸線方向保持不變。當魚雷因風浪等影響，前進方向改變時，魚雷的縱軸與定向指示儀之間就出現了偏差，這時可啟動有關器械改變舵的角度，使魚雷回復到原來的前進方向?；鸺?，則采用改變噴氣方向的方法來校正飛行方向。

汽車級陀螺儀能提供精確的測量結果，可大幅提升汽車導航儀和遠端資訊處理系統的航位推算（Dead-ReckoNIng）和/或地圖對照（Map-Matching）功能。在全球衛星定位系統（GPS）衛星訊號很差的室內和高樓林立的區域，航位推算系統可彌補訊號消失的影響，代替衛星檢測物體的動作和高度。陀螺儀的精確測量資料還能提高地圖對照準確度;地圖對照是在數位地圖的道路網路上描述衛星或感測器觀測的用戶位置的動作軌跡的過程，地圖對照被用于各種導航定位系統，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領域的就是蘋果公司的教父—史蒂芬。喬布斯，2010年，通過創新將三軸陀螺儀配置入iPhone4當中，這也標志著手機邁入智能手機的開端。三軸陀螺儀通過對設備的方向的測量和對方向的維持，基于角動量守恒原理。

隨后的七八年里，各大手機企業開始都三軸陀螺儀配備到自己的產品當中，現在幾乎已是手機上的標配了。手機上利用三軸陀螺儀來維持一些游戲動作的特性穩定?，F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特別的明顯。