3轴/6轴/9轴传感器是什么， 加速计/陀螺仪/磁力计又是什么？

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什么是加速计/陀螺仪/磁力计，什么是3轴/6轴/9轴传感器？_不积小步，千里之外！-CSDN博客

现在越来越多的设备中都用到了加速度传感器（即加速计）、角速度传感器（即陀螺仪）、磁感应传感器（即磁力计）。但是很多人对这3类传感器，以及它们所产生的组合套装（比如3轴传感器、6轴传感器、9轴传感器等）不是很清楚，下面就进行一下简单的介绍和区分。

一、名词解释

首先，基本解释这三个概念。

1、加速计

加速计（Accelerometer、G-Sensor）又称重力传感器，实际上可以感知任何方向的加速度（重力加速度只是表面垂直方向的加速度）。加速计通过测量轴向部件的应力来获得结果，其表现形式是轴向的加速度和方向（XYZ），这有点像陀螺仪，然而，陀螺仪更注重自身的旋转（原位运动）。加速计主要测量设备的应力，即三轴运动。虽然加速计也可以在一定范围内转换角速度，但设计原理似乎更适合空间运动判断。

2、陀螺仪

陀螺仪（Gyroscope、GYRO-Sensor）也被称为地感器，传统的结构是内部陀螺，如下图所示（三轴陀螺）。三轴陀螺仪的工作原理是测量三维坐标系中陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，计算角速度，并通过夹角和角速度确定物体在三维空间中的运动状态。三轴陀螺仪可以同时测量六个方向(合成方向也可以分解为三轴坐标)，最终判断设备的移动轨迹和加速度。也就是说，陀螺仪可以通过测量自己的旋转状态来判断设备的当前运动状态，无论是向前、向后、向上、向下、向左还是向右，无论是加速（角速）还是减速（角速），但没有办法判断设备的方向（东、西、南、北）。
传统的陀螺仪是机械的。随着技术的发展，出现了振动陀螺仪、激光陀螺仪、微机电机械陀螺仪等，大大提高了体积微型化、测量精度和易用性。

3、磁力计

磁力计（Magnetic、M-Sensor）又称地磁和磁感器，可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方向。磁计的原理与指南针相似，可以测量当前设备与东南、西北四个方向的夹角。因此，陀螺仪知道我们转身，加速计知道我们向前走了几米，而磁计知道我们向西走。
因此，在实际应用中，由于应用、误差修正、误差补偿的需要，往往结合上述传感器，充分利用各传感器的优势，使最终的计算结果更加准确，如Android磁力计和加速计将同时计算Orientation(方位计)，需要同时结合磁场方向和方向运动获得计算出的方位信息。

二、区分对比

1、概念对比

? 陀螺仪是指内部有一个陀螺仪。由于陀螺效应总是平行于初始方向，因此实际方向可以通过与初始方向的偏差来计算。手机上的陀螺仪实际上是一个结构非常精确的芯片，里面有超小的陀螺仪。
? 加速计用于检测手机加速度的大小和方向，而手机静置时只受重力加速度(高中学过)的影响.因此，许多人称加速计功能为重力感应功能。
? 磁力计测试磁场强度和方向。
2、原理对比

? 陀螺仪测量是指内部中间垂直于地面的陀螺仪。通过设备与陀螺仪的夹角得到结果。
? 加速计是通过内部测量组件在各个方向上的应力来获得的。
? 磁力计的原理是中学物理中涉及的最简单的指南针(记得被磁化的钢针吗)。
3、应用对比

? 陀螺仪的优点是测量设备本身的旋转运动。更擅长设备本身的运动。但设备的方向无法确定。
? 加速计的优点在于测量设备的应力。与外部参考（如地面）相比，该设备更擅长运动。然而，与地面的位置姿势相比，用于测量设备的精度并不高。
? 磁力计的优点在于定位设备的方向。可测量当前设备与东南西北四个方向的夹角。

三、组合套装

三轴传感器

①、三轴加速计

三轴加速度计是基于加速度的基本原理。加速度是一个空间矢量。一方面，为了准确了解物体的运动状态，必须测量三个坐标轴上的重量；另一方面，在不知道物体运动方向的情况下，只使用三轴加速度传感器来检测加速度信号。
由于三轴加速度传感器也是基于重力原理，三轴加速度传感器可以实现双轴正负90度或0-360度的倾斜，校正后期精度高于双轴加速度传感器60度。
优点：三轴加速度传感器的优点是，在不知道物体运动方向的情况下，只使用三维加速度传感器来检测加速度信号。三维加速度传感器具有体积小、重量轻的特点，可以测量空间加速度，充分准确地反映物体的运动性质。

②、三轴陀螺仪

三轴陀螺仪：同时测量六个方向的位置、移动轨迹和加速度。单轴只能测量两个方向的数量，即一个系统需要三个陀螺仪，一个3轴可以取代三个单轴。
三轴陀螺仪体积小，重量轻，结构简单，可靠性好，更灵敏，更准确。

③、三轴磁力计

三轴地磁计，又称电子罗盘，广泛应用于无人机、智能手表和导航设备中。

三轴磁传感器对于需要检测物体运动的变化具有至关重要的绝对指向作用，护送稳定飞行、辅助导航等多种功能。三轴磁传感器的可靠性是这些设备稳定运行的基石。

六轴传感器

六轴传感器通常指三轴陀螺仪 三轴加速度计。

六轴传感器厂家：
应美盛：ICM-20608、MPU-6555、MPU-6500、MPU-6000、MPU-6050……
HTC Vive VR和Oculus Rift VR上就采用了MPU-6500
ST：六轴传感器模块LSM330DL……
飞兆：6轴惯性检测单元：（IMU）“FIS1100”。FIS1100由3轴MEMS角速传感器(陀螺仪)MEMS加速度传感器和动作处理协处理器AttitudeEngine”构成。

三、九轴传感器

九轴传感器通常指三轴陀螺仪 三轴加速度计 还有六轴加速度传感器 三轴陀螺仪也有六轴陀螺仪 三轴加速度计。

九轴传感器作为集成传感器模块，减少了电路板和整体空间，更适合轻便携的电子设备和可穿戴产品。除了设备本身的精度外，集成传感器的数据准确性还涉及焊接装配后的校正和不同应用的配套算法。适当的算法可以整合各种传感器的数据，弥补单个传感器在计算准确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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