MEMS陀螺仪的简单应用演进及应用的不足之处

　　在过去几年中，运动传感器技术已经开始遍地开花，智能手机、电视遥控器和各种可穿戴设备，都是运动传感器的热门应用。而这其中，陀螺仪这类常见的运动传感器，是很多传感器应用设备的热门选择。

陀螺仪芯片

　　陀螺仪的开发与演进简介

　　陀螺仪，也称为回转仪，或角速度传感器。能够用来测量围绕轴的旋转角速度，并通过推导得到围绕轴的旋转角度。从20世纪早期推出以来，陀螺仪已经从巨大的铜制台式模型缩小到今天的低成本低功耗小型MEMS芯片，可以安装在指甲盖下方。

　　消费级别的陀螺仪于20世纪90年代中期，最先集成进Gyration公司的AirMouse，后来MEMS陀螺仪被广泛用于罗技的MXAir定点设备和LG的智能电视机遥控器等产品中。任天堂的Wii通过在Motion Plus控制器中增加陀螺仪，进一步增强了游戏体验。目前，陀螺仪还被添加进iPhone中，用于扩展游戏潜能，改进基于位置的服务（LBS）功能的可用性。

图一：陀螺仪随时间的偏移变化示意图。

　　浅谈陀螺仪自身应用的不足之处

　　跟加速度传感器一样，陀螺仪自身也有一些不足之处，主要体现在：

　　首先，陀螺仪不能提供绝对的基准。因为这个原因，它们通常与加速度传感器一起使用，由加速度传感器提供向“下”的绝对基准，从而也为倾斜和滚动读数提供绝对基准。陀螺仪经常还要与地磁传感器一起使用，由后者提供航向的绝对基准。

图二：由于陀螺仪零偏变化引起的航向误差。

　　另外一个重要的不足之处，便是陀螺仪的零飘，或零偏移会随时间漂移。如果不及时校正，将成为系统误差的一个主要来源。例如，即使系统实际处于停止状态，陀螺仪输出也会报告系统在移动。作为参考，错误零偏读数为0.07°，对消费级陀螺仪来说这是分辨率的极限，在30秒后将导致2.1°的误差。上图一显示了在8分钟周期内典型的未校正零偏变化，而图二则显示了这种误差是如何转变成航向的。