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前言

陀螺仪是一种硬件传感器，能够感知设备的旋转和方向变化。它一般经过MEMS（微机电体系）技术来完成，内部包含了细小但高精度的陀螺仪器件、加速度计和磁力计等传感器，能够实时地感知设备在空间中的旋转视点和方向。

在iOS体系中，能够经过CoreMotion框架来访问陀螺仪的数据。在开发iOS运用程序时，能够运用CoreMotion框架供给了一个CMMotionManager类，该类能够用来获取设备的运动数据，包含陀螺仪数据、加速度计数据等。

iOS陀螺仪的精度和灵敏度一般比较高，能够完成比加速度计愈加准确的姿势估量和方向辨认，也能够协助开发者完成愈加实在的虚拟实际和增强实际运用。同时，iOS陀螺仪的实时响应和低功耗特性，也使得它在移动运用程序开发中得到了广泛的运用和认可。

基础知识

在开发前，有几个基础的知识点，咱们需求事前了解，这对咱们后期开发会有更好的协助

三轴方向

在 iOS 中，陀螺仪传感器的三轴方向一般遵循右手系的规则。具体来说：

• x 轴：表明设备绕着横轴旋转。当设备的屏幕朝上时，x 轴指向设备的右侧；当设备的屏幕朝下时，x 轴指向设备的左边
• y 轴：表明设备绕着纵轴旋转。当设备的屏幕朝上时，y 轴指向设备的顶部；当设备的屏幕朝下时，y 轴指向设备的底部
• z 轴：表明设备绕着竖轴旋转。当设备的屏幕朝上时，z 轴指向设备的正面；当设备的屏幕朝下时，z 轴指向设备的反面

姿势信息

陀螺仪用于侦测设备沿三个轴为中线所旋转时的角速度，故有了三个姿势信息，分别为 pitch (纵倾), roll (横倾) 和 yaw (横摆)

• pitch（俯仰角）：表明设备绕着 x 轴旋转的视点，也称为纵倾角。当设备正面朝上时，俯仰角为 0；当设备向上仰起时，俯仰角为正值；当设备向下歪斜时，俯仰角为负值
• roll（横滚角）：表明设备绕着 y 轴旋转的视点，也称为横倾角。当设备正面朝上时，横滚角为 0；当设备向右侧歪斜时，横滚角为正值；当设备向左边歪斜时，横滚角为负值
• yaw（偏航角）：表明设备绕着 z 轴旋转的视点，也称为横摆角。当设备正面朝北时，偏航角为 0；当设备逆时针旋转时，偏航角为正值；当设备顺时针旋转时，偏航角为负值
• CMRotationMatrix 结构体表明设备绕X、Y、Z轴的旋转矩阵，可用于描绘设备在三维空间中的方向和旋转状态, 这儿再细讲该结构体中9个元素所代表的意义

陀螺仪的运用

import CoreMotion
let motionManager = CMMotionManager()
if motionManager.isGyroAvailable {
    motionManager.gyroUpdateInterval = 0.1
    motionManager.startGyroUpdates(to: OperationQueue.main) { (data, error) in
        if let gyroData = data {
            let rotationRateX = gyroData.rotationRate.x
            let rotationRateY = gyroData.rotationRate.y
            let rotationRateZ = gyroData.rotationRate.z
            print("Rotation Rate X: \(rotationRateX)")
            print("Rotation Rate Y: \(rotationRateY)")
            print("Rotation Rate Z: \(rotationRateZ)")
        }
    }
} else {
    print("Gyroscope is not available.")
}

关键类解析

CMDeviceMotion

CMDeviceMotion是一个 Core Motion 框架中的类，用于表明设备的运动和姿势信息。经过CMDeviceMotion类，能够获取到设备在三维空间中的加速度、旋转速度、重力加速度、旋转矩阵以及设备的姿势信息等，以便进一步进行处理和核算。

下面是CMDeviceMotion类中常用的特点和方法：

• attitude特点：表明设备的姿势信息，包含俯仰角（pitch）、横滚角（roll）和偏航角（yaw）等信息。
• userAcceleration特点：表明设备在三维空间中的加速度，即不包含重力加速度的加速度
• rotationRate特点：表明设备在三维空间中的旋转速度
• gravity特点：表明设备在三维空间中的重力加速度，即不包含设备加速度的重力加速度

需求注意的是，在运用CMDeviceMotion类时，需求首要创建一个CMMotionManager目标，并设置其特点和回调函数，以便获取设备的运动和姿势信息。此外，因为设备运动和姿势信息的获取涉及到多个传感器的协同作业，因此在运用时需求考虑传感器的准确性和安稳性，以防止差错和不良体会。

CMAttitude

CMAttitude表明设备在三维空间中的姿势信息，包含设备的旋转、歪斜、方向等信息。在 iOS 开发中，能够经过CMMotionManager获取设备的姿势信息，然后将其保存为CMAttitude目标，并运用其中的各个特点来进行相应的处理和核算。

CMAttitude类中的首要特点如下：

• pitch：设备绕 x 轴的旋转视点，单位为弧度
• roll：设备绕 y 轴的旋转视点，单位为弧度
• yaw：设备绕 z 轴的旋转视点，单位为弧度
• quaternion：设备的四元数表明，用于表明设备的旋转状态，包含旋转视点和旋转轴等信息
• rotationMatrix：设备的旋转矩阵表明，用于表明设备在三维空间中的旋转状态

其中，pitch、roll和yaw特点是最基本的特点，用于表明设备绕 x、y、z 轴的旋转视点。一般来说，能够经过这三个特点来进行设备的姿势检测和相应的处理。其他的特点包含四元数、旋转矩阵，都能够用于愈加精确和杂乱的姿势检测和处理。

运用场景

• 姿势估量和方向辨认：经过陀螺仪获取设备旋转的视点和方向，能够完成设备的姿势估量和方向辨认，广泛运用于游戏、导航、运动感知等范畴
• 图像校正和安稳：经过将陀螺仪中的旋转信息运用于图像处理，能够完成图像校正和安稳，提高图像质量和用户体会
• 虚拟实际和增强实际：经过与其他传感器的结合和数据处理，能够完成愈加实在的虚拟实际和增强实际运用，如3D游戏、AR导航、AR运用等
• 运动检测和姿势跟踪：经过结合加速度计和地磁计等传感器的信息，能够完成设备的运动检测和姿势跟踪，如步数统计、运动轨道记载、体感游戏等
• 安全防护和权限操控：经过运用陀螺仪的数据，能够完成设备的安全防护和权限操控，如设备确定、用户身份验证、数据加密等