几种常用的传感器（加速度传感器、重力传感器、方向传感器、陀螺仪）简介

现在的手机或者其他便携设备中用到了越来越多的传感器，什么加速度传感器，方向传感器、重力传感器、陀螺仪、g-sensor、o-sensor等等，这些传感器到底是干什么用的，各自有什么特点，彼此之间又有什么区分？本文就对他们进行简单的对比介绍。

1、加速度传感器

加速度传感器又叫G-sensor，获取的是x、y、z三轴的加速度数值。

该数值包含地心引力的影响，单位是m/s^2。

将手机平放在桌面上，x轴默认为0，y轴默认0，z轴默认9.81。

将手机朝下放在桌面上，z轴为-9.81。

加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品，市场上的加速度传感器种类很多。手机中常用的加速度传感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围，采用I2C或SPI接口和MCU相连，数据精度小于16bit。

2、磁力传感器

磁力传感器简称为M-sensor，返回x、y、z三轴的环境磁场数据。

该数值的单位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。也可以是高斯（Gauss），1Tesla=10000Gauss。

硬件上一般没有独立的磁力传感器，磁力数据由电子罗盘传感器提供（E-compass）。电子罗盘传感器在提供磁力传感器数据的同时，还能提供方向传感器数据。

3、方向传感器

方向传感器简称为O-sensor，返回三轴的角度数据，方向数据的单位是角度。

如上所述，电子罗盘E-compass在获取到G-sensor的数据之后，经过计算生产O-sensor数据以及M-sensor数据。

O-sensor提供三个数据，分别为azimuth、pitch和roll。

azimuth：方位，返回水平时磁北极和Y轴的夹角，范围为0°至360°。0°=北，90°=东，180°=南，270°=西。

pitch：x轴和水平面的夹角，范围为-180°至180°。当z轴向y轴转动时，角度为正值。

roll：y轴和水平面的夹角，由于历史原因，范围为-90°至90°。当x轴向z轴移动时，角度为正值。

电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准，通常可用8字校准法。8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动，原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。

4、陀螺仪传感器

陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三轴的角加速度数据。

角加速度的单位是radians/second。

根据Nexus S手机实测：

水平逆时针旋转，Z轴为正。

水平逆时针旋转，z轴为负。

向左旋转，y轴为负。

向右旋转，y轴为正。

向上旋转，x轴为负。

向下旋转，x轴为正。

5、重力传感器

重力传感器简称GV-sensor，输出重力数据。

在地球上，重力数值为9.8，单位是m/s^2。

坐标系统与加速度传感器相同。

当设备复位时，重力传感器的输出与加速度传感器相同。

6、线性加速度传感器

线性加速度传感器简称LA-sensor。

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。

7、旋转矢量传感器

旋转矢量传感器简称RV-sensor。

旋转矢量代表设备的方向，是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。

RV-sensor输出三个数据：

x*sin(theta/2)

y*sin(theta/2)

z*sin(theta/2)

sin(theta/2)是RV的数量级。

RV的方向与轴旋转的方向相同。

RV的三个数值，与cos(theta/2)组成一个四元组。

RV的数据没有单位，使用的坐标系与加速度相同。

举例：

sensors_event_t.data[0] = x*sin(theta/2)

sensors_event_t.data[1] = y*sin(theta/2)

sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)

sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)

GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出，需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。