加速度傳感器與重力傳感器：幾種常用的傳感器（加速度傳感器、重力傳感器、方向傳感器、陀螺儀）簡介

現(xiàn)在的手機或者其他便攜設(shè)備中用到了越來越多的傳感器，什么加速度傳感器，方向傳感器、重力傳感器、陀螺儀、g-sensor、o-sensor等等，這些傳感器到底是干什么用的，各自有什么特點，彼此之間又有什么區(qū)分？本文就對他們進行簡單的對比介紹。

1、加速度傳感器
加速度傳感器又叫G-sensor，獲取的是x、y、z三軸的加速度數(shù)值。
該數(shù)值包含地心引力的影響，單位是m/s^2。
將手機平放在桌面上，x軸默認為0，y軸默認0，z軸默認9.81。
將手機朝下放在桌面上，z軸為-9.81。

加速度傳感器可能是最為成熟的一種mems產(chǎn)品，市場上的加速度傳感器種類很多。手機中常用的加速度傳感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。這些傳感器一般提供±2G至±16G的加速度測量范圍，采用I2C或SPI接口和MCU相連，數(shù)據(jù)精度小于16bit。

2、磁力傳感器
磁力傳感器簡稱為M-sensor，返回x、y、z三軸的環(huán)境磁場數(shù)據(jù)。
該數(shù)值的單位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。也可以是高斯（Gauss），1Tesla=Gauss。
硬件上一般沒有獨立的磁力傳感器，磁力數(shù)據(jù)由電子羅盤傳感器提供（E-compass）。電子羅盤傳感器在提供磁力傳感器數(shù)據(jù)的同時，還能提供方向傳感器數(shù)據(jù)。

3、方向傳感器
方向傳感器簡稱為O-sensor，返回三軸的角度數(shù)據(jù)，方向數(shù)據(jù)的單位是角度。
如上所述，電子羅盤E-compass在獲取到G-sensor的數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過計算生產(chǎn)O-sensor數(shù)據(jù)以及M-sensor數(shù)據(jù)。

O-sensor提供三個數(shù)據(jù)，分別為azimuth、pitch和roll。

azimuth：方位，返回水平時磁北極和Y軸的夾角，范圍為0°至360°。0°=北，90°=東，180°=南，270°=西。pitch：x軸和水平面的夾角，范圍為-180°至180°。當z軸向y軸轉(zhuǎn)動時，角度為正值。roll：y軸和水平面的夾角，由于歷史原因，范圍為-90°至90°。當x軸向z軸移動時，角度為正值。
電子羅盤在獲取正確的數(shù)據(jù)前需要進行校準，通常可用8字校準法。8字校準法要求用戶使用需要校準的設(shè)備在空中做8字晃動，原則上盡量多的讓設(shè)備法線方向指向空間的所有8個象限。

4、陀螺儀傳感器
陀螺儀傳感器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三軸的角加速度數(shù)據(jù)。
角加速度的單位是radians/second。

根據(jù)Nexus S手機實測：
水平逆時針旋轉(zhuǎn)，Z軸為正。
水平逆時針旋轉(zhuǎn)，z軸為負。
向左旋轉(zhuǎn)，y軸為負。
向右旋轉(zhuǎn)，y軸為正。
向上旋轉(zhuǎn)，x軸為負。
向下旋轉(zhuǎn)，x軸為正。

5、重力傳感器
重力傳感器簡稱GV-sensor，輸出重力數(shù)據(jù)。
在地球上，重力數(shù)值為9.8，單位是m/s^2。
坐標系統(tǒng)與加速度傳感器相同。
當設(shè)備復(fù)位時，重力傳感器的輸出與加速度傳感器相同。

6、線性加速度傳感器
線性加速度傳感器簡稱LA-sensor。
線性加速度傳感器是加速度傳感器減去重力影響獲取的數(shù)據(jù)。
單位是m/s^2，坐標系統(tǒng)與加速度傳感器相同。
加速度傳感器、重力傳感器和線性加速度傳感器的計算公式如下：
加速度 = 重力 + 線性加速度。

7、旋轉(zhuǎn)矢量傳感器
旋轉(zhuǎn)矢量傳感器簡稱RV-sensor。
旋轉(zhuǎn)矢量代表設(shè)備的方向，是一個將坐標軸和角度混合計算得到的數(shù)據(jù)。
RV-sensor輸出三個數(shù)據(jù)：

x*sin(theta/2)y*sin(theta/2)z*sin(theta/2)
sin(theta/2)是RV的數(shù)量級。
RV的方向與軸旋轉(zhuǎn)的方向相同。
RV的三個數(shù)值，與cos(theta/2)組成一個四元組。

RV的數(shù)據(jù)沒有單位，使用的坐標系與加速度相同。

舉例：

sensors_event_t.data[0] = xsin(theta/2)
sensors_event_t.data[1] = ysin(theta/2)
sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)

GV、LA和RV的數(shù)值沒有物理傳感器可以直接給出，需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor經(jīng)過算法計算后得出。

加速度傳感器與重力傳感器：重力傳感器與加速度傳感器與陀螺儀區(qū)別

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加速度傳感器與重力傳感器：重力傳感器與加速度傳感器與陀螺儀區(qū)別_1

加速度傳感器，
重力傳感器是一個東西的兩種叫法，
他是測量直線運動的加速度值。
陀螺儀
是角速度傳感器，是測量旋轉(zhuǎn)角速度的傳感器。

加速度傳感器和重力傳感器是同一個東西。其基本架構(gòu)多采用彈簧
-
重物的模式，當有加速度的
時候，
重物會相對傳感器發(fā)生位移，
拉動彈簧變形。
通過檢測彈簧變形程度可以計算出加速度大
小：
kx=ma
。
?
陀螺儀利用的是陀螺旋轉(zhuǎn)后的特性，
主要是用來檢測角速度。
說實話，
目前陀螺儀的應(yīng)用或者作
用很少。
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另外還有一種器件比較常見的，地磁傳感器，檢測地磁場的方向。
?
?
基本上加速度加上地磁可以算出陀螺，加速度加上陀螺可以算出地磁。
?

加速度傳感器與重力傳感器：重力加速度傳感器

GV-sensor就是重力傳感器的意思，全稱GRAVITY Sensor。它能夠感知到加速力的變化，加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，比如晃動、跌落、上升、下降等各種移動變化都能被GV-sensor轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過微處理器的計算分析后，就能夠完成程序設(shè)計好的功能，內(nèi)置了GV-sensor的MP3播放器就能根據(jù)使用者的甩動方向，前后更換歌曲，放進衣袋的時候也能夠計算出使用者的前進步伐。個別高端筆記本例如IBM高端系列也內(nèi)置了GV-sensor，在感知發(fā)生劇烈加速度時（如開始跌落），立即保護硬盤，避免硬盤損害。