陀螺仪 加速度传感器：Android手机中的加速度计与陀螺仪

传感器和加速度传感器的区别与联系
陀螺仪原理?

陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指 示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。

陀螺仪又叫角速度传感器，是不同于加速度（G-sensor）的，他的测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度。在手机上，仅用加速度计没办法测量或重构出完整的3D动作，测不到转动的动作的，G-sensor只能检测轴向的线性动作。但陀螺仪则可以对转动、偏转的动作做很好的测量，这样就可以精确分析判断出使用者的实际动作。
陀螺仪，原理：用在手机里面的陀螺仪都是MEMS陀螺仪，里面的微机械结构为振动件,如下图（不同意排名最高的说法，有旋转件的是传统的陀螺仪），通过测量旋转产生的科氏加速度来获得角速度。用途：照相防抖，以及配合加速度计（有的还有磁传感器）形成的组合传感器来完成特定的功能（如惯性导航，还有玩游戏时的一些角速度测试）

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加速度计原理

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。另一种就是线加速度计。

线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量) 我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。

多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。

通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。

?加速度计，原理：用在手机里的加速度计同样是MEMS的，也是由振动结构，由于外界加速度会影响结构的振动特性，由此来测量加速度。

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?什么是线性加速度计？由于加速度计的输出包含了重力加速度，线性加速度计简单来说就是排除了重力加速度的影响得到的值。

?线性加速度传感器是加速度传感器减去重力影响获取的数据。
单位是m/s^2，坐标系统与加速度传感器相同。
加速度传感器、重力传感器和线性加速度传感器的计算公式如下：
加速度 = 重力 + 线性加速度（acceleration = gravity?+ linear_acceleration?）

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陀螺仪传感器和加速度传感器的区别：

陀螺仪测角速度的，加速度是测线性加速度的。前者是惯性原理，后者是利用的力平衡原理。

加速度计在较长时间的测量值是正确的，而在较短时间内由于信号噪声的存在，而有误差。陀螺仪在较短时间内则比较准确而较长时间则会有与漂移而存有误差。因此，需要两者（相互调整）来确保航向的正确。

区别：从原理来说，陀螺仪和加速度计都是通过振动测量加速度的，只不过陀螺仪测量的是科氏加速度，而加速度计是测量的直接加速度。MEMS陀螺仪可以简单理解为一个谐振器+加速度计。因此陀螺仪的结构要比加速度计复杂得多，技术也难得多。?

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当前Android设备中已经集成进数十个传感器，我们比较常见的有加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器等。
虽然种类繁多，但在framework中仅仅提供了几个类和接口就把传感器相关的功能搞定了。下面我们以加速度传感器为例，引领大家走入Android传感器的世界。

传感器世界的坐标系
x轴：从左到右
y轴：从下到上
z轴：从内到外

这个坐标系与Android 2D API中的不同，传感器中的返回值都以此坐标系为准。

API概况
sensor相关API被放到了android.hardware包下，我们主要使用的类有三个：Sensor、SensorEvent、SensorManager以及一个SensorEventListener接口。
SensorManager顺其自然的担任起管理的工作，负责注册监听某Sensor的状态；Sensor的数据通过SensorEvent返回。

获得设备中所有可用sensor
SensorManager提供getSensorList方法，传入TYPE_ALL,即可得到当前设备所有传感器。

Sensor编码套路

不同的传感器被提取共性后，由上面的编码套路规定起来，一切就变得如此简单啦。

加速度传感器的背景
这里的加速度特指重力加速度，所以在静止时重力传感器的返回值与加速度传感器值相同。
地表上静止物体的重力加速度约为9.8 m/s^2.
借用SensorManager中的常量：
public static final float STANDARD_GRAVITY = 9.F;

我们可以借助三轴上的值来确定设备的状态（请参考上面的坐标图），比如：
1、当x轴的值接近重力加速度时，说明设备的左边朝下。
2、当x轴的值接近负的g值时，说明设备的右边朝下。
3、当y轴的值接近g值时，说明设备的下边超下（与上图一样）。
4、当y轴的值接近负的g值时，说明设备的上边朝下（倒置）。
5、当z轴的值接近g值时，说明设备的屏幕朝上。
6、当z轴的值接近负的g值时，说明设备屏幕朝下。
具体代码如下：

文章内容部分参考于：

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陀螺仪 加速度传感器：智能手机传感器里的线性加速度器、陀螺仪、重力感应仪，有什么区别？

百度google上确实有专业的科学的回答，但大家从原理，区别，用途三点讨教一下。
我总结的，请各位批评指正：
前提：手机左右方向是x轴、上下方向是y轴、垂直于屏幕的是z轴。
1. 线性加速度器
| 施力者：线性加速度引起的惯性力；
| 原理：测量x、y、z轴的线性加速度，计算出速度和路径
| 用途：微信摇一摇
2. 陀螺仪（三轴）
| 施力者：角动量引起的扭力
| 原理：测量x、y、z轴的转动加斯度
| 用途：google星空，iOS的射击游戏
3. 重力感应器
| 施力者：地球的万有引力
| 原理：测量万有引力对x、y、z轴的作用力，来判断手机的水平面，从而计算出手机屏幕和水平面的交角？
| 用途：iOS的照片自动翻转、重力滚珠迷宫
陀螺仪就是内部有一个陀螺，陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的特性，它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行，这样就可以通过与初始方向的偏差计算出实际方向。手机里陀螺仪实际上是一个结构非常精密的芯片，内部包含超微小的陀螺。陀螺仪测量是参考标准是内部中间在与地面垂直的方向上进行转动的陀螺。通过设备与陀螺的夹角得到结果。陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动更擅长。但不能确定设备的方位。（线性）加速计是用来检测手机受到的加速度的大小和方向的，而手机静置的时候是只受到重力加速度。所以很多人把加速计功能又叫做重力感应功能。加速计是以内部测量组件在各个方向上的受力情况来得到结果。加速计的强项在于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如，地面)的运动更擅长。另外，磁力计和GPS定位有时候也会同时辅助来做一项探测。不认为陀螺仪等同于非线性加速器。
重力传感器，重力感应器，加速度传感器，g sensor，加速度计是一回事。
陀螺仪
原理：用在手机里面的陀螺仪都是MEMS陀螺仪，里面的微机械结构为振动件,如下图（不同意排名最高的说法，有旋转件的是传统的陀螺仪），通过测量旋转产生的科氏加速度来获得角速度。
用途：照相防抖，以及配合加速度计（有的还有磁传感器）形成的组合传感器来完成特定的功能（如惯性导航，还有玩游戏时的一些角速度测试）
来源：百度图片。意法半导体的3轴陀螺仪MEMS芯片结构
加速度计
原理：用在手机里的加速度计同样是MEMS的，也是由振动结构，由于外界加速度会影响结构的振动特性，由此来测量加速度。
用途：用途很多，只要跟手机运动相关的几乎都与加速度计有关（计步、手机的姿态测量、相关的游戏等等）
什么是线性加速度计？由于加速度计的输出包含了重力加速度，线性加速度计简单来说就是排除了重力加速度的影响得到的值。
重力感应仪
原理：严格来说，重力感应仪就是加速度计。像手机里面说的重力感应器、方向感应器等等都是基于加速度计、陀螺仪、磁传感器（有的还有GPS）的数据获得的派生传感器。
区别：
加速度计和陀螺仪：从原理来说，陀螺仪和加速度计都是通过振动测量加速度的，只不过陀螺仪测量的是科氏加速度，而加速度计是测量的直接加速度。MEMS陀螺仪可以简单理解为一个谐振器+加速度计。因此陀螺仪的结构要比加速度计复杂得多，技术也难得多。
重力传感器，方向传感器（电子罗盘），旋转传感器（姿态传感器）：这三种都是派生的3D传感器。重力传感器是通过测量重力加速度方向来判断重力的方向，那跟旋转传感器有什么区别呢？旋转传感器用到了陀螺仪的数据，在动态情况（比如你在边走边看手机）也能很好的判断手机的姿态角。方向传感器则是主要通过磁传感器来测量地磁场来判断方向（类似指南针的作用），有时还需要配合GPS（各地的磁场不一样）。这些传感器能配合非常多的应用，如地图导航（手机上传感器的精度还不能满足惯导，主要是充当辅助的作用，比如判断你的朝向）。
--利益相关---
传感器方向博士僧
我写了一个安卓的手势软件-微动手势，专门使用陀螺仪来检测微小的手势，当初我也尝试检测了各种传感器，最终发现陀螺仪是最合适的，简单的说：
陀螺仪适合检测转动角速度，并且一般手机都可以做到三轴，识别精度可以很高，参考下面的视频。加速度传感器和重力传感器在手机里通常是一个物理传感器，只是推导得到不同的数据，适合检测线性的运行加速度和手机姿态。
使用陀螺仪的演示视频：

陀螺仪 加速度传感器：陀螺仪传感器和加速度传感器有什么区别？

对于不熟悉这类产品的人来说，陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假想的平面上挥动鼠标，屏幕上的光标就会跟着移动，并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时，这些操作都能够很方便地实现。  陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上（IPHONE的三轴陀螺仪技术）。
陀螺仪传感器工作原理：
陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指  示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。现代陀螺仪可以  精确地确定运动物体的方位的仪器，它在现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪，而机械  式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，激光谐振陀螺仪也有了很  大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠。光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。
陀螺仪传感器应用：
1、国防工业
陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，而它现在已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上，不仅仅如此现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，所以陀螺仪传感器是现代航空，航海，航天和国防工业应用中的必不可少的控制装置。陀螺仪传感器是法国的物理学家莱昂·傅科在研究地球自转时命名的，到如今一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。
2、开门报警器
陀螺仪传感器新的应用：测量开门的角度，当门被打开一个角度后，发出报警声，或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。另外，陀螺仪传感器集  成了加速度传感器的功能，当门被打开的瞬间，将产生一定的加速度值，陀螺仪传感器将会测量到这个加速度值，达到预设的门槛值后，将发出报警声，或者结合  GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。报警器内还可以集成雷达感应测量功能，主要有人进入房间内移动时就会被雷达测量到。双重保险提醒防盗，可靠性高，  误报率低，非常适合重要场合的防盗报警。
加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。另一种就是线加速度计。
加速度传感器工作原理：
线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量)  我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到  F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。
多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。
加速度传感器应用：
通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。
陀螺仪传感器和加速度传感器的区别：
陀螺仪测角速度的，加速度是测线性加速度的。前者是惯性原理，后者是利用的力平衡原理。
加速度计在较长时间的测量值是正确的，而在较短时间内由于信号噪声的存在，而有误差。陀螺仪在较短时间内则比较准确而较长时间则会有与漂移而存有误差。因此，需要两者（相互调整）来确保航向的正确。

陀螺仪 加速度传感器：陀螺仪和加速度传感器

今天找pid的资料突然找到了一个，然后发现了一个平衡车的教程，所以就记录了下来，方便以后看，下面有链接所以可以去看一下这个网站。

1. 加速度传感器
加速度传感器，有些人也叫它加速度计，你只要记住其实是一个东西两个名字而已。

加速度传感器，顾名思义，用于测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。

为了方便理解，我将加速度分为两种：由地球引力产生的重力加速度，只要地球还在，重力就不会消失；由物体运动产生的运功加速度，根据牛二定理，只要有外力作用，便产生加速度。加速度传感器测量的是这个加速度的总和。物体静止加速度计测量的就是重力加速度。

2.陀螺仪
陀螺仪，没错，它就只叫陀螺仪，没有其他名字。
陀螺仪，顾名思义，你猜不出它是干嘛的也很正常。但是，现在你要记住了，陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。

我们小时候玩四驱车的时候，常说这个电机转每秒很牛逼，单位转/秒，那你怎么知道它转每秒，它这样写你就信了？如果我们有陀螺仪，把陀螺仪挂到电机轴上，那么陀螺仪测量的是旋转角速度，再除于三百六十度（一转）就可以知道这个电机转速了。实际上我们不会这样测转速-。 -，这里仅举个例子让你明白陀螺仪是干啥的。
陀螺仪利用了旋转坐标系中的物体会受到科里奥利力的原理。在陀螺仪中利用压电陶瓷做成振动单元，当旋转（陀螺仪）时会改变振动频率从而反映出物体旋转的角速度。
要获得角度，就需要对陀螺仪角速度进行积分Angle+ 。Angle是带有正负的，正值表示按正向旋转，负值表示按负向旋转。具体怎么定义正负方向，就得看你的运用了。

图5 MPU-6050方向正负示意图
由于从陀螺仪角速度获得角度信息，需要经过积分运算。如果角速度信号存在微小 的偏差和漂移，经过积分运算之后，变化形成积累误差。这个误差会随着时间延长逐步 增加，最终导致电路饱和，无法形成正确的角度信。如图6所示。

为什么要用加速度计和陀螺仪两个传感器？
似乎只需要加速度传感器就可以获得车模的倾角，再对此角度值进行微分便可以获得倾角速度。但在实际车体运行过程中，由于车体本身的摆动所产生的加速度会产生很大的干扰信号，它叠加在上述测量信号上使得输出信号无法准确反映车体的倾角，如图7所示。

图7 车体运动引起加速度信号波动

由于陀螺仪输出的是车体的角速度，不会受到车体运动的影响，因此该信号中噪声很小。车体的角度又是通过对角速度积分而得，这可进一步平滑信号，从而使得角度信号更加稳定。因此车模控制所需要的角度和角速度可以使用陀螺仪所得到的信号。

由于从陀螺仪角速度获得角度信息，需要经过积分运算。如果角速度信号存在微小的偏差和漂移，经过积分运算之后，变化形成积累误差。这个误差会随着时间延长逐步增加，最终导致电路饱和，无法形成正确的角度信号，如图8所示。

图8 陀螺仪积分误差

如何消除陀螺仪的累积误差呢？

一种简单的方法就是通过加速度传感器获得的角度信息对此进行校正。通过对比陀螺仪积分所得到的角度与重力加速度所得到的角度，使用它们之间的偏差改变陀螺仪的输出，从而积分的角度逐步跟踪到加速度传感器所得到的角度。

一言蔽之，陀螺仪噪声很小，角速度数据精准，通过积分得到角度，但是长期积分会产生累积误差，需要加速度传感器来校正此误差，获得正确的姿态数据。

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