车智汇告诉你,陀螺仪的旋转世界及汽车领域上的应用

提到陀螺,很多人第一印象就是想到小时候自己玩过的一种叫作“陀螺”的娱乐玩具,为了让这个陀螺立起来,就必须不断地用外力抽打,可一旦失去外力的帮助,陀螺很快就倒下来,那大家知道为什么陀螺在外力的作用下能够立起来?陀螺在力的作用下发生惯性转动,不但围绕本身的轴线转动,还围绕一个垂直轴作锥形运动。而我们今天给大家介绍的陀螺仪,与陀螺有关,但是又大相径庭。

在不受外力影响时,一个旋转物体的旋转轴所指的方向是不会改变的,所以人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为“陀螺仪”,陀螺仪主要用来传感和维持方向,目前它在科学、军事、技术、汽车、手机等领域都有着非常广泛的应用。陀螺仪在工作时,只要给它一个外力,就能使它快速旋转起来,一般能达到每分钟几十万转,而且可以长时间工作,然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给相应的控制系统。


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(图片来源于网络)


三轴陀螺仪和六轴陀螺仪的区别

陀螺仪主要分为“三轴陀螺仪”和“六轴陀螺仪”,三轴陀螺仪分别感应运动物体的Roll(左右倾斜)、Pitch(前后倾斜)、Yaw(左右摇摆)的全方位动态信息,而六轴陀螺仪是指三轴加速器(三轴加速器就是感应XYZ,即立体空间三个方向,前后左右上下轴向上的加速)和三轴陀螺仪的合称,其中,三轴加速器是检测横向加速的,三轴陀螺仪是检测角度旋转和平衡的,合在一起也称为“六轴传感器”。


陀螺仪在汽车领域的主要应用有哪些?

1、测量汽车是否侧翻

一般汽车发生侧翻事故时,车辆的侧翻检测系统是通过读取车辆的翻滚角度和翻滚速度来确定汽车是否处于侧翻状态,这时就需要陀螺仪这种测量角速度的传感器,当汽车行驶时,陀螺仪可以对车辆的角速度和加速度进行监测,并通过特定的算法进行数据融合,最终得到汽车实时侧倾角。如果监测到的侧倾角超过限定值,系统会发出预警及提醒驾驶人员采取相应措施,从而达到预防汽车侧翻事故的发生。

2、测量车辆的转弯角度和转弯角速度

汽车在转弯时,车轮是以轮轴为中心做旋转运动,此过程会产生离心力,在相同时间内,汽车转弯的速度越快,角速度就越大,离心力也越大,一旦离心力过大,车辆极易冲出弯道或侧滑,因此,为提高车辆在转弯时的安全性,陀螺仪通过计算出四个车轮的转弯角度和转弯角速度,一旦超过规定的安全角度或转弯角速度,系统就会提醒驾驶员在行车的过程中及时减速,确保弯道中行车安全。


3、测量急踩刹车、急踩油门

部分驾驶行为不好的司机通常喜欢急踩刹车、急踩油门,这样易造成追尾事故,而且车辆在急加速或者急制动时会产生的强烈的冲击力,陀螺仪就可以测量到车辆运动的加速度以及车辆相对于道路的倾角,由此判断出司机是否存在急踩刹车、急踩油门的情况。此外,汽车在不断做加速度运动时,车辆是往前倾斜的,陀螺仪感知到重心纵轴向前倾斜,通过测量绕车辆的重心轴的旋转速度,得到一个车辆相对于道路的倾角,即旋转角度,同时可以有效纠正车俩向前倾斜带来的不利影响。


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