現代移動及車載終端包含越來越多的傳感器，陀螺儀、加速計、磁力計、感光器等等，從原理上講，這些傳感器的本質都是相同的，都是把外部環境變化轉化為通信系統可理解的電信號的過程。像溫度計、光感器等傳感器，因為功能單一非常容易理解，而陀螺儀、加速計和磁力計則因為原理及結構復雜，導致實際功能出現重疊，但又各有特點和局限性，在實際應用中很容易對其應用邊界產生混淆。

一 陀螺儀

陀螺儀（Gyroscope、GYRO-Sensor）也叫地感器，傳統結構是內部有個陀螺，如下圖所示（三軸陀螺），三軸陀螺儀的工作原理是通過測量三維坐標系內陀螺轉子的垂直軸與設備之間的夾角，并計算角速度，通過夾角和角速度來判別物體在三維空間的運動狀態。三軸陀螺儀可以同時測定上、下、左、右、前、后等6個方向（合成方向同樣可分解為三軸坐標），最終可判斷出設備的移動軌跡和加速度。

也就是說陀螺儀通過測量自身的旋轉狀態，判斷出設備當前運動狀態，是向前、向后、向上、向下、向左還是向右呢，是加速（角速度）還是減速（角速度）呢，都可以實現，但是要判斷出設備的方位（東西南北），陀螺儀就沒有辦法。

傳統的陀螺儀屬于機械式的，隨技術發展，還有出現了振動式陀螺儀、激光陀螺儀、微機電機械陀螺儀等，無論是在體積微型化、測量精度和易用性上都有大大提高。

二 加速計

加速計（Accelerometer、G-Sensor）也叫重力感應器，實際上是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度則只是地表垂直方向加速度），加速計通過測量組件在某個軸向的受力情況來得到結果，表現形式為軸向的加速度大小和方向（XYZ），這一點又有點類似于陀螺儀，但陀螺儀的更多關注自身旋轉情況（原位運動），加速計則主要是測量設備的受力情況，也就是三軸運動情況，盡管加速計也可能在某個小范圍換算出角速度的可能，但設計原理決定似乎更適合于空間運動判斷。

三 加速度計和陀螺儀區別

兩者看起來很接近，不過加速度計只能偵測物體的移動行為，并不具備精確偵測物體角度改變的能力，陀螺儀可以偵測物體水平改變的狀態，但無法計算物體移動的激烈程度。

用簡單的例子就是eeeStick（Wii：對不起我沒有陀螺儀），例如玩平衡木游戲，當游戲桿向前傾斜時，陀螺儀用來計算游戲桿傾斜的角度，三軸加速度計可以偵測游戲桿晃動的劇烈程度以及游戲桿是否持續朝斜下方。

加速度計用于測量加速度。借助一個三軸加速度計可以測得一個固定平臺相對地球表面的運動方向，但是一旦平臺運動起來，情況就會變得復雜的多。如果平臺做自由落體，加速度計測得的加速度值為零。如果平臺朝某個方向做加速度運動，各個軸向加速度值會含有重力產生的加速度值，使得無法獲得真正的加速度值。例如，安裝在60度橫滾角飛機上的三軸加速度計會測得2G的垂直加速度值，而事實上飛機相對地區表面是60度的傾角。因此，單獨使用加速度計無法使飛機保持一個固定的航向。

陀螺儀測量機體圍繞某個軸向的旋轉角速率值。使用陀螺儀測量飛機機體軸向的旋轉角速率時，如果飛機在旋轉，測得的值為非零值，飛機不旋轉時，測量的值為零。因此，在60度橫滾角的飛機上的陀螺儀測得的橫滾角速率值為零，同樣在飛機做水平直線飛行時，角速率值為零。可以通過角速率值的時間積分來估計當前的橫滾角度，前提是沒有誤差的累積。陀螺儀測量的值會隨時間漂移，經過幾分鐘甚至幾秒鐘定會累積出額外的誤差來，而最終會導致對飛機當前相對水平面橫滾角度完全錯誤的認知。因此，單獨使用陀螺儀也無法保持飛機的特定航向。

一言以蔽之，加速度計在較長時間的測量值（確定飛機航向）是正確的，而在較短時間內由于信號噪聲的存在，而有誤差。陀螺儀在較短時間內則比較準確而較長時間則會有與漂移而存有誤差。因此，需要兩者（相互調整）來確保航向的正確。

即使使用了兩者，也只可以用于測得飛機的俯仰和橫滾角度。對于偏航角度，由于偏航角和重力方向正交，無法用加速度計測量得到，因此還需要采用其他設備來校準測量偏航角度的陀螺儀的漂移值。校準的設備可以使用磁羅盤計（電子磁羅盤，對磁場變化和慣性力敏感）或者GPS。

GPS數據更新較慢（1Hz到10Hz），并且短時間內存在誤差。可以只用GPS就可在地磁平穩的時間內，在地面跟蹤較為穩定和慢速的飛行器。

慣性導航單元（IMU）組合（融合）來自兩個或以上的傳感器（例如陀螺儀、加速度計、磁場計和/或GPS）信息用于飛機相對地球的航向矢量和速度矢量。這種融合算法相當復雜，同時還需要對這些電子器件固有的測量噪聲進行特殊濾波，因此市場上具有還算過得去的參數，“廉價”的IMU的價格也要 1000至5000美元。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的加速度计和陀螺仪区别的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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