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九轴传感器成为VR新标配
发布时间:2018-01-20 11:30
        九轴传感器、九轴体感追踪,感测芯片……越来越多的新兴名词出现在我的生活中,越来越多的VR虚拟现实技术都在宣传“九轴传感器”的概念,这似乎是VR虚拟现实技技术硬件的一个新标准。
 
        九轴传感器到底是什么?它是如何工作的呢?
 
       传感器是一种能够根据特定的规则对测量出来的信息进行感知并将信息转换成电信号的检测装置,用于传输、处理、存储、显示、记录等。传感器有很多类型,如语音传感器(普通语音控制灯)、温度传感器(电热水壶)等,广泛应用于各种电子产品中。 
 
        所谓的九轴传感器实际上是三个传感器的组合:一个3轴加速度传感器,一个3轴陀螺仪和一个3轴电子罗盘(地磁传感器)。三个部分各有作用,相互配合,是手机、平板电脑、游戏机等电子产品中常用的功能。它们用于各种软件和游戏中的交互控制。加速度传感器是用于测量空间中各个方向的加速度。它利用“重力块”的惯性,传感器在运动时,“重力块”会对x、y、z方向(下一个方向)产生压力,再利用一种压电晶体,将压力转换为电信号,随着运动的变化,压力的方向也不一样。电信号也会发生改变,以确定手机加速度的大小和方向。例如,如果你突然把手机向前推,传感器就会知道你在加速前进。 
 

  陀螺仪是一种用于测量角度以及维持方向的设备,在飞行游戏,体育类游戏和第一视角类射击等游戏中,可以完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。下图是一个最基础的机械陀螺仪模型,中间金色的转子在整个仪器的运动中,它因为惯性作用不受影响,而周边三个“钢圈”则会因为设备改变姿态而改变,通过这样来检测设备当前的旋转状态。 

  其实,在我们的手机等电子产品中的陀螺仪并不长这个样子。它和加速传感器一样也是一个微电子元件,利用科里奥利力,通过连续震动的振子在旋转系统中的运动偏移,改变电路状态,引起相关电参数的变化,从而可以反映出左右倾斜、前后倾斜和左右摇摆等运动情况。


  利用加速传感器和陀螺仪,基本可以描述设备的完整运动状态。但是随着长时间运动,也会产生累计偏差,不能准确描述运动姿态,比如操控画面发生倾斜。电子罗盘(地磁传感器)利用测量地球磁场,通过绝对指向功能进行修正补偿,可以有效解决累计偏差,从而修正人体的运动方向、姿态角度、运动力度和速度等。 
  
  九轴传感器作为集成化传感器模块,减少了电路板和整体空间,更适合用在轻巧便携的电子设备和可穿戴产品中。集成化传感器的数据准确度除了器件本身的精度外,还涉及到焊接装配后的矫正,以及针对不同应用的配套算法。合适的算法可以将来自多种传感器的数据融合,弥补了单个传感器在计算准确的位置和方向时的不足,从而实现高精度的运动检测。
 
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