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- 陀螺儀的創(chuàng)新應(yīng)用
- 來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/6/8
陀螺儀的出現(xiàn),給了消費(fèi)電子很大的應(yīng)用發(fā)揮空間。比如就設(shè)備輸入的方式來(lái)說(shuō),在鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏之后,陀螺儀又給我們帶來(lái)了手勢(shì)輸入,由于它的高精度,甚至還可以實(shí)現(xiàn)電子簽名;還比如讓智能手機(jī)變得更智慧:除了移動(dòng)上網(wǎng)、快速處理數(shù)據(jù)外,還能“察言觀色”,知道主人在哪里,興趣是什么,并提供相應(yīng)的服務(wù)。除了以上幾種,還有很多應(yīng)用領(lǐng)域值得廠商們?nèi)ヌ剿。林尚宏推薦了下面幾種創(chuàng)新的應(yīng)用方式供參考。
1.游戲
可通過(guò)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(cè)到很快速的揮動(dòng),這對(duì)目前的加速度傳感器來(lái)說(shuō),是很大的挑戰(zhàn)!疤└•伍茲揮桿時(shí),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(gè)重力加速度,F(xiàn)在面向消費(fèi)電子類的加速度傳感器測(cè)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(cè)到這個(gè)快速揮動(dòng),揮桿時(shí)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(cè)范圍內(nèi),因此可以很好地模擬出這個(gè)游戲的真實(shí)場(chǎng)景。”林尚宏表示。
另一種如射擊類游戲要求設(shè)備保持不動(dòng),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(shuō),“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(gè)量級(jí),沒(méi)法瞄準(zhǔn)射擊。陀螺儀可以偵測(cè)到很細(xì)微的手的抖動(dòng),干擾也很低,拿著10s不動(dòng)時(shí)偏移才0.05°左右,很適合用于這種瞄準(zhǔn)的游戲!
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(guò)陀螺儀,可以在消費(fèi)電子產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的輸入,比如在空中寫字,或者通過(guò)晃動(dòng)、振蕩等方式實(shí)現(xiàn)手勢(shì)對(duì)設(shè)備功能的控制。陀螺儀對(duì)角速度的偵查很精準(zhǔn),甚至還可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別簽名等生物特征,因此可以用手勢(shì)簽信用卡、支票,實(shí)現(xiàn)ECash的應(yīng)用!笆謩(shì)控制的另一個(gè)好處是可以為消費(fèi)電子省電。當(dāng)你依靠手勢(shì)進(jìn)行某些功能的控制時(shí),不需要開(kāi)啟屏幕背光。例如打電話給爸爸,握著手機(jī)在空中寫一個(gè)‘D’,手機(jī)就自動(dòng)撥號(hào)給爸爸,而不需點(diǎn)亮屏幕進(jìn)行撥號(hào),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(duì)GPS和電子羅盤進(jìn)行補(bǔ)充。例如在隧道或停車場(chǎng)等地,GPS會(huì)丟失信號(hào),這時(shí)陀螺儀可以根據(jù)車子運(yùn)動(dòng)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(wú)法識(shí)別汽車在哪一層,陀螺儀則可以通過(guò)偵測(cè)到汽車上坡的動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn),需要先去除重力加速度,測(cè)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(lái)比較復(fù)雜;而如果用電子羅盤來(lái)實(shí)現(xiàn)盲區(qū)導(dǎo)航時(shí),則容易出現(xiàn)漂移,需要對(duì)導(dǎo)航儀畫“8”字形進(jìn)行校正,從而識(shí)別和去掉雜磁。這個(gè)校正的動(dòng)作對(duì)司機(jī)來(lái)說(shuō)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(guò)陀螺儀實(shí)現(xiàn)行人盲區(qū)導(dǎo)航。不過(guò)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(duì)簡(jiǎn)單,而行人將設(shè)備放在不同位置時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)相差很大,例如放腰部和放腿部檢測(cè)到的信號(hào)跳動(dòng)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(guò)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(guò)兩軸陀螺儀檢測(cè)到手震動(dòng),快速實(shí)現(xiàn)幾次重復(fù)拍照,然后把手震動(dòng)前后拍下的照片中影像重復(fù)的地方切下來(lái)。如果配合電子羅盤使用,還可以做到絕對(duì)位置的修正!坝陀螺儀實(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(cè)到的是攝像頭本身的震動(dòng),可以與物體的震動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái),避免誤操作;同時(shí)還可以與其他傳感器做配合等!绷稚泻曛赋。姜正耀則表示,影像防抖動(dòng)的功能即將被應(yīng)用到手機(jī)中去!陀螺儀應(yīng)用在游戲機(jī)中時(shí),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(dòng)技術(shù)的手機(jī)面市。”他介紹道。當(dāng)手機(jī)借助陀螺儀實(shí)現(xiàn)了EIS之后,對(duì)可視電話功能有很大的幫助。因?yàn)橛跋穸秳?dòng)時(shí),數(shù)據(jù)量很大,陀螺儀對(duì)影像進(jìn)行防抖處理后數(shù)據(jù)量將大幅減少,再傳輸時(shí)既可以節(jié)省無(wú)線帶寬,又可提高幀幅,從而優(yōu)化視頻的清晰度和流暢度。
此外,還可以實(shí)現(xiàn)計(jì)步器應(yīng)用,以及通過(guò)攝像頭將設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和實(shí)景相結(jié)合等應(yīng)用。
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