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生活中你所不知道的科技─生活中的感測器(二)

 
 
 
在上一篇文章─「生活中你所不知道的科技(一)─感測器原理介紹」,我們介紹了加速度感測器與陀螺儀的基本知識,接下來,在本篇文章中將把這些技術實際應用在生活上,並搭配詳細說明及介紹,讓讀者對於感測器有更進一步的了解。
 

生活中的應用端

 
加速度感測器其實與我們的日常形影不離,如:手機中的賽車遊戲操控只要搖動手機即可左右移動;室內定位系統(有時因室內收不到訊號,故用加速度感測器計算行駛距離);穿戴裝置在運動方面測量行走步數、距離,計算消秏的卡路里等功能。後續內容將對於上述所提,作實例的說明。
 

利用手機玩賽車遊戲時,是如何根據搖擺手機就能夠操作呢?

 

手機中有相當多種類的感測器,而其中最常被應用於遊戲的即為:陀螺儀及加速度感測器,這類感測器非常神奇,它只根據你些微的移動,就可以算出目前相對的3D空間資訊,而最常被應用的情境就是賽車遊戲了。

 
賽車遊戲利用陀螺儀及加速度感測器找出手機偏移的角度,進而驅動遊戲中的車子左轉、右轉、加速等功能,而大部分的賽車遊戲APP都是利用這樣的方式擷取手機中感測器的資料來進行計算,下圖則為手機賽車遊戲示意圖。
 
 
圖片說明:手機賽車遊戲示意圖。(網站名稱:全球趣味資訊/網址:IFuun.com)
▲圖片說明:手機賽車遊戲示意圖。(網站名稱:全球趣味資訊/網址:IFuun.com)
 

常常在室內就收不到GPS,該如何解決這樣的問題呢?

 
目前其中一種主要的室內定位技術就是慣性感測器定位,其中慣性感測器包括加速度計和陀螺儀等,可以利用這兩種感測器測量出加速度和角速度。對加速度進行積分,可以知道移動點的位置變化、速度變化,而對角速度進行積分,可以得到移動點的角度變化,最後將運動感測器的資料進行統整計算,不斷更新移動點的位置和速度,達到相對室內定位的效果。
 
 
圖片說明:室內定位示意圖。
(網站名稱:蜂鳥雲/網址:fengmap.com)
▲圖片說明:室內定位示意圖。 (網站名稱:蜂鳥雲/網址:fengmap.com)
 

穿戴裝置在運動方面是如何計算行走的步數?

 
計步器幾乎是所有手機都有的功能,其中演算法的核心就是加速度感測器。三軸加速度數值的不同和瞬間的變化,再搭配一些數值範圍的限制,就可以知道是否有劇烈的移動,而如果超過我們預先設置的閾值則算為移動一步。如此我們就可以達到計步的效果。
 
 
圖片說明:計步器APP。(網站名稱:APPstore/網址:http://m.2265.com/down/85397.html)
▲圖片說明:計步器APP。(網站名稱:APPstore/網址:http://m.2265.com/down/85397.html)
 

其實生活中處處都有感測器,根據不同的感測器組合就可以有不同的應用方式,其應用範圍多不勝數。而本主題主要為闡述加速度感測器與陀螺儀(又稱角速度感測器)的基本原理介紹與生活中其應用之處,由此可學習到感測器背後的原理又可以知道它如何應用於我們的日常生活中幫助我們,真的是既有趣又實用。現今物聯網時代,感測器無所不在,未來的應用將會有更多種的組合方式,就讓我們拭目以待吧!

 

總編輯:國立中山大學資訊工程學系 黃英哲教授

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)
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