去年的6月8日，偉大的蘋果公司發布了最新一代iPhone 4G，這款新機器有很多硬體方面的升級，其中對遊戲玩家來說來說，最大的一個「三軸陀螺儀」！
第一次聽說這個「三軸陀螺儀」是前一段時間，偶爾發現有Apple玩家測試Ipod Touch的定位功能，具體詳見「不同行動裝置的定位偏移問題」。 感覺很新奇–因為Ipod touch 無GPS也能夠實現定位，特地研究了一下。
後研究發現，這個三軸陀螺儀對我們這這些位置定位愛好者也是一個相當棒的消息， 因為有了wifi與這個陀螺儀和加速度傳感器，也能夠實現定位，雖然定位精度有待考證，廢話少說，先和大家分享一下我搜集的這個Iphone的三軸陀螺儀與加速度傳感器的知識吧！
在所有之前解釋一下陀螺儀
根據Wiki的定義：「陀螺儀是用於測量角度或維持方向的設備，基於角動量守恆原理。」
這句話的要點是測量角度或維持方向，這是 iPhone 4 為何搭載此類設備的原因。機械陀螺儀–例如下面這隻–中間有一轉盤，用以偵測方向的改變。iPhone 4 採用了微型的，電子化的振動陀螺儀，也叫微機電陀螺儀。
這東西應該就是這個樣子一個東西（下圖），看起來很像手錶裡的一個機密零件！
三軸陀螺儀動態展示圖
三軸陀螺儀工作原理
注意上圖的中間是一個高速旋轉的金黃顏色的轉子，由於慣性作用它是不會受到外力的影響而改變姿態的，而周邊的設備的任何姿態的改變就可以檢測出來，用來判別物體在各個方向上旋轉的角度。
這裡插一句，大家小時候玩過陀螺的，知道在一定的速度下，就能一直保持一個豎直的方向。
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「，換句話說，這東西可以讓我們的iPhone知道自己」在哪兒和去哪兒「（where they are or where they’re going）！
加速傳感器
加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質上是一個振蕩系統，安裝於運動載體的內部，可以用來測量載體的運動加速度。
MEMS類加速度計的工作原理是當加速度計連同外界物體（該物體的加速度就是待測的加速度）一起作加速運動時，質量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動。質量塊發生的位移受到彈簧和阻尼器的限制，通過輸出電壓就能測得外界的加速度大小。
加速度計工作原理圖
三軸陀螺儀與加速傳感器配合是如何實現輔助GPS進行定位導航的呢
從MEMS陀螺儀的應用方向來看，陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸運動的角速度，可與MEMS加速度計（加速計）形成優勢互補，如果組合使用加速度計和陀螺儀這兩種傳感器，設計者就能更好地跟蹤並捕捉三維空間的完整運動，為最終用戶提供現場感更強的用戶使用體驗、精確的導航系統以及其它功能。
要準確地描述線性（直線運動）和旋轉運動（有轉彎變化的運動），需要設計者同時用到陀螺儀和加速度計。
單純使用陀螺儀的方案可用於需要高解析度和快速反應的旋轉檢測；
單純使用加速度計的方案可用於有固定的重力參考坐標系、存在線性或傾斜運動但旋轉運動被限制在一定範圍內的應用。但同時處理直線運動和旋轉運動時，就需要使用加速度和陀螺儀計的方案。
此外，為讓設計和製作的陀螺儀具有較高的加速度和較低的機械噪聲，或為校正加速度計的旋轉誤差，一些廠商會使用磁力計來完成傳統上用陀螺儀實現的傳感功能，以完成相應定位，讓陀螺儀術業有專攻。這表明，混合的陀螺儀、加速度計或磁感應計結合的方案正成為MEMS陀螺儀技術應用的趨勢。若只使用傳統的加速度計，用戶得到的要麼是反應敏捷的但噪聲較大的輸出，要麼是反應慢但較純淨的輸出，而如將加速度計與陀螺儀相結合，就能得到既純淨又反應敏捷的輸出。
加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質上是一個振蕩系統，安裝於運動載體的內部，可以用來測量載體的運動加速度，利用已知的GPS測量等等的初始速度，對加速度積分，就可知道載體的速度和位置等信息。因此，加速度計的性能和精度直接影響導航和制導系統的精度。
簡而言之，言而簡之
室外
GPS——用於在室外能夠搜索到足夠衛星情況下的導航
室內
加速度計用於測量加速度，結合GPS所提供的初始速度，可以計算出現有的速度運動的距離。
陀螺儀用於測量設備的轉彎或坡度變化大小
在GPS信號被阻擋或受到幹擾而不能進行定位的環境中，通過陀螺儀與加速度計就可以進行另一種方式的導航，可以大幅提升定位導航的效率與準確度。IPhone裝上陀螺儀與加速度計後，會帶動一大批手機廠商的跟進，這將會有力地推動LBS服務的進一步增長。
相關知識：
MEMS
MEMS是微機電系統（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文縮寫。MEMS是美國的叫法，在日本被稱為微機械，在歐洲被稱為微系統，它是指可批量製作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等於一體的微型器件或系統。MEMS是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展而發展起來的，目前MEMS加工技術還被廣泛應用於微流控晶片與合成生物學等領域，從而進行生物化學等實驗室技術流程的晶片集成化。
文章來源：weizhiquan.com/archives/1072