Gyro sensor

[드론] 자이로 센서는 가속도를 측정하는 가속도 센서와 달리 각속도를 측정한다. 자이로스코프(Gyroscope)가 각속도를 측정하는 기구인데 MEMS 기술을 적용한 칩 형태의 자이로센서도 각속도를 측정한다. 각속도는 시간당 회전하는 각도를 의미한다. 자이로 센서의 측정원리는 다음과 같다.

예를 들어, 수평한 상태(정지 상태)에서 각속도도 0도/sec이다. 물체가 10초 동안 움직이는 동안 50도만큼 기울어졌다면, 10초 동안의 평균 각속도는 5도/sec다. 정지 상태에서 기울어진 각도 50도를 유지하였다면 각속도가 0도/sec가 된다. 이러한 과정을 거치면서 각속도는 0 → 5 → 0으로 바뀌었고, 각도는 0도에서 증가해서 50도가 되었다.

각속도에서 각도를 구하려면 전체 시간에 대해 적분을 해야 한다. 자이로 센서는 이와 같이 각속도를 측정하므로 전체 시간동안 이 각속도를 적분하면 기울어진 각도를 계산할 수 있다. 그런데 자이로 센서는 온도의 영향으로 오차가 발생하며, 오차가 적분 과정에서 누적되어 최종 값이 드리프트(drift)되는 현상이 생긴다. 따라서 자이로는 온도센서도 함께 사용해서 오차를 보상해야 한다.

정지상태의 긴 시간의 관점에서 보면 가속도 센서에 의해 계산된 기울어진 각도는 올바른 값을 보여주지만 자이로 센서에서는 시간이 지날수록 틀린 값을 보인다. 반대로, 움직이는 짧은 시간의 관점에서 자이로 센서는 올바른 값을 보여지만 가속도 센서는 기울어진 각도와는 다른 계산 값이 나올 수 있다. 따라서 가속도센서와 자이로센서를 모두 사용해서 각각의 단점을 보상할 수 있는 알고리즘을 적용해서 롤 또는 피치 값을 계산한다. 많이 적용하는 보상 방법 및 필터링으로는 칼만 필터가 있다.

[네이버 지식백과] Gyro Sensor - 자이로 센서 (지형 공간정보체계 용어사전, 2016. 1. 3., 구미서관)