智能手機感測器里的線性加速度器、陀螺儀、重力感應儀，有什麼區別？

01-11

百度google上確實有專業的科學的回答，但大家從原理，區別，用途三點討教一下。

陀螺儀

原理：用在手機裡面的陀螺儀都是MEMS陀螺儀，裡面的微機械結構為振動件,如下圖（不同意排名最高的說法，有旋轉件的是傳統的陀螺儀），通過測量旋轉產生的科氏加速度來獲得角速度。

用途：照相防抖，以及配合加速度計（有的還有磁感測器）形成的組合感測器來完成特定的功能（如慣性導航，還有玩遊戲時的一些角速度測試）

來源：百度圖片。意法半導體的3軸陀螺儀MEMS晶元結構

加速度計

原理：用在手機里的加速度計同樣是MEMS的，也是由振動結構，由於外界加速度會影響結構的振動特性，由此來測量加速度。

用途：用途很多，只要跟手機運動相關的幾乎都與加速度計有關（計步、手機的姿態測量、相關的遊戲等等）

什麼是線性加速度計？由於加速度計的輸出包含了重力加速度，線性加速度計簡單來說就是排除了重力加速度的影響得到的值。

重力感應儀

原理：嚴格來說，重力感應儀就是加速度計。像手機裡面說的重力感應器、方向感應器等等都是基於加速度計、陀螺儀、磁感測器（有的還有GPS）的數據獲得的派生感測器。

區別：

加速度計和陀螺儀：從原理來說，陀螺儀和加速度計都是通過振動測量加速度的，只不過陀螺儀測量的是科氏加速度，而加速度計是測量的直接加速度。MEMS陀螺儀可以簡單理解為一個諧振器+加速度計。因此陀螺儀的結構要比加速度計複雜得多，技術也難得多。

重力感測器，方向感測器（電子羅盤），旋轉感測器（姿態感測器）：這三種都是派生的3D感測器。重力感測器是通過測量重力加速度方向來判斷重力的方向，那跟旋轉感測器有什麼區別呢？旋轉感測器用到了陀螺儀的數據，在動態情況（比如你在邊走邊看手機）也能很好的判斷手機的姿態角。方向感測器則是主要通過磁感測器來測量地磁場來判斷方向（類似指南針的作用），有時還需要配合GPS（各地的磁場不一樣）。這些感測器能配合非常多的應用，如地圖導航（手機上感測器的精度還不能滿足慣導，主要是充當輔助的作用，比如判斷你的朝向）。

--利益相關---

感測器方向博士僧

陀螺儀就是內部有一個陀螺，陀螺儀一旦開始旋轉，由於輪子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的特性，它的軸由於陀螺效應始終與初始方向平行，這樣就可以通過與初始方向的偏差計算出實際方向。手機里陀螺儀實際上是一個結構非常精密的晶元，內部包含超微小的陀螺。陀螺儀測量是參考標準是內部中間在與地面垂直的方向上進行轉動的陀螺。通過設備與陀螺的夾角得到結果。陀螺儀的強項在於測量設備自身的旋轉運動。對設備自身運動更擅長。但不能確定設備的方位。

（線性）加速計是用來檢測手機受到的加速度的大小和方向的，而手機靜置的時候是只受到重力加速度。所以很多人把加速計功能又叫做重力感應功能。加速計是以內部測量組件在各個方向上的受力情況來得到結果。加速計的強項在於測量設備的受力情況。對設備相對外部參考物(比如，地面)的運動更擅長。

另外，磁力計和GPS定位有時候也會同時輔助來做一項探測。

不認為陀螺儀等同於非線性加速器。

我總結的，請各位批評指正：

前提：手機左右方向是x軸、上下方向是y軸、垂直於屏幕的是z軸。

1. 線性加速度器

| 施力者：線性加速度引起的慣性力；

| 原理：測量x、y、z軸的線性加速度，計算出速度和路徑

| 用途：微信搖一搖

2. 陀螺儀（三軸）

| 施力者：角動量引起的扭力

| 原理：測量x、y、z軸的轉動加斯度

| 用途：google星空，iOS的射擊遊戲

3. 重力感應器

| 施力者：地球的萬有引力

| 原理：測量萬有引力對x、y、z軸的作用力，來判斷手機的水平面，從而計算出手機屏幕和水平面的交角？

| 用途：iOS的照片自動翻轉、重力滾珠迷宮

三年前的答案。現在陀螺儀用得越來越多了，AR/VR，EIS/OIS都是可見的應用領域。倒是地磁好像用得越來越少了。

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線性加速度器，我不太確定線性的意思。但是加速度感測器和重力感測器是同一個東西。其基本架構多採用彈簧-重物的模式，當有加速度的時候，重物會相對感測器發生位移，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。

陀螺儀主要是用來檢測角速度。說實話，目前陀螺儀的應用或者作用很少。

另外還有一種器件比較常見的，地磁感測器，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。

第一次遇見感興趣的話題呀～～早先搞過半年左右的行人軌跡預測，前面原理講的差不多，以行人軌跡預測為例子，說說我對用途的理解。

我當時用的MEMS（手機里也是這個），包含：加速度感測器，陀螺儀，地磁感測器，配套幾個電壓轉換器，用Arduino寫的。下圖是當時自己裝的比較粗糙請忽略，圖片從當年發表ppt上截的圖（日語的標註不好意思，加速度下邊那個就是陀螺儀）

以行人軌跡計算來舉例說說幾種感測器的聯合作用，說的不對的歡迎指正交流

加速度感測器向上面說的輸出其實是電壓，說明書上會有很多參數敏感度之類的一頓轉換後得到加速度，(轉換公式網上很好查到)。但加速度感測器沒法區別重力和外力，所以做二維平面運動還可以，一旦三維旋轉例如行人行走，感測器重力軸和水平面重力軸有偏角就完蛋了，陀螺儀就是干這事兒的，檢測加速度感測器的動態姿態，就是acc各平面的旋轉角（例如x軸旋轉，相當yoz平面的旋轉），但是一般gryo只能測運動狀態姿態，初始靜止狀態姿態是通過導acc各軸初始輸出值算。地磁是用來確定朝向的，一般x軸和北的方向，準確來說地磁是用來補正gryo的角度得到正確的Yaw，Pitch，Roll。最後用旋轉矩陣通過航向角把acc的加速度轉換到絕對坐標繫上，最後兩次積分算軌跡，到後來積分的累計誤差會非常大，用kalman濾波矯正。

#圖片是我自己的最好不要轉載哦，懷念鼓搗感測器的日子啊

重力感測器，重力感應器，加速度感測器，g sensor，加速度計是一回事。

補充一點，MEMS陀螺儀在具體實現中內部比較多見利用震動耦合而非真的有旋轉的微型陀螺