陀螺仪未来有哪些新应用?
2018-10-17 9:23:47
陀螺仪未来有哪些新应用?

陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从第一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,但直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪最主要的基本特性是它的稳定性和进动性。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映了陀螺的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性。

陀螺仪器最早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。

作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广泛的,它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。

现在广泛使用的MEMS陀螺(微机械)可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。并且MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势:

1.体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合,例如弹载测量等。

2.低成本。

3.高可靠性。内部无转动部件,全固态装置,抗大过载冲击,工作寿命长。

4.低功耗。

5.大量程。适于高转速大g值的场合。

6.易于数字化、智能化。可数字输出,温度补偿,零位校正等。

陀螺仪的应用

1、陀螺仪自被发明开始,就用于导航,先是德国人将其应用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上,很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪,如果手机上安装了相应的软件,导航能力绝不亚于很多船舶、飞机上用的导航仪。还可以实现GPS的惯性导航:当汽车行驶到隧道或城市高大建筑物附近,没有GPS讯号时,可以通过陀螺仪来测量汽车的偏航或直线运动位移,从而继续导航。

2、可以和手机上的摄像头配合使用,比如防抖,在拍照时的维持图像的稳定,防止由于手的抖动对拍照质量的影响。在按下快门时,记录手的抖动动作,将手的抖动反馈给图像处理器,可以让手机捕捉到更清晰稳定的画面。

3、各类游戏的传感器,比如飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些第一视角类射击游戏,陀螺仪完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。有关这点,想必用过任天堂WII的网友会有很深的感受。

4、可以用作输入设备,陀螺仪相当于一个立体的鼠标,这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似,甚至可以认为是一种类型。通过小幅度的倾斜,偏转手机,实现菜单,目录的选择和操作的执行。(比如前后倾斜手机,实现通讯录条目的上下滚动;左右倾斜手机,实现浏览页面的左右移动或者页面的放大或缩小。)

5、也是未来最有前景和应用范围的用途。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是才冒出的概念,和虚拟现实一样,是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力,让人们对现实中的一些物体有更深入的了解。如果大家不理解,举个例子,前面有一个大楼,用手机摄像头对准它,马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数,比如楼的高度,宽度,海拔,如果连接到数据库,甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等等。

(来源:互联网)
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