Cảm biến con quay hồi chuyển (gyroscope) một thiết bị được sử dụng để đo vận tốc gĩc hoặc duy trì phương hướng, dựa trên các nguyên tắc bảo tồn mơ men động lượng. Khi đĩa xoay với một vận tốc rất cao, sự chuyển hướng theo moment ngoại lực được giảm thiểu giúp gyroscope hầu như duy trì độ nghiêng của nĩ. Hiện tượng này được ứng dụng để giám sát độ nghiêng. Gia tốc kế chỉ đo được gia tốc tuyến tính trong lúc đĩ con quay hồi chuyển cĩ thể nhận biết được hướng của thiết bị, hệ thống dễ dàng ghi nhận những chuyển động theo cả phương ngang hoặc theo phương thẳng đứng. Cảm biến hoạt động dựa trên hiệu ứng coriolis.
Hình 2. 6: Con quay hồi chuyển
Khác với gia tốc kế chỉ cĩ thể đo được gia tốc tuyến tính của thiết bị, trong khi con quay hồi chuyển cĩ thể nhận biết được hướng của thiết bị, hệ thống cĩ thể dễ dàng ghi nhận những chuyển động theo cả phương ngang hoặc phương thẳng đứng. Vậy nên con quay hồi chuyển được ứng dụng rất nhiều vào các phần mềm cần đến khả năng điều hướng, đặc biệt là các trị chơi trên các thiết bị di động. Con quay hồi chuyển cịn được sử dụng để làm la bàn con quay, loại bổ sung hoặc thay thế la bàn từ (trên tàu, máy bay và phi thuyền khơng gian), để hỗ trợ tính ổn định (kính thiên văn Hubble, xe đạp, xe máy và tàu thuyền) hoặc được sử dụng làm một bộ phận của hệ dẫn đường quán tính. Con quay chuyển hồi thường được sử dụng cùng với gia tốc kế để đo chuyển động quay và sự phục hồi của tư thế. Sự kết hợp của hai cảm biến này cĩ thể giúp xác định các hoạt động của con người như đi bộ, chạy, nhảy, ngồi, đi lên cầu thang, đi xuống cầu thang. Trong chăm sĩc sức khỏe, việc nhận dạng được các hoạt động này rất cĩ ích cho các ứng dụng giúp phục hồi chức năng, dáng đi, các bệnh về khớp, bệnh Parkinson và phát hiện ngã.
Sucerquia và đồng sự [17] đã giới thiệu SisFall, một bộ sưu tập ngã và các chuyển động khác gồm 15 loại ngã và 19 hoạt động hàng ngày được thu thập từ 23 người. Cảm biến được sử dụng là một cảm biến gia tốc ADXL345 (cấu hình ± 16g, 13 bit của ADC), một cảm biến gia tốc Freescale MMA8451Q (cấu hình (± 8g, 14 bit của ADC) và một con quay hồi chuyển ITG3200 (± 20000 / s, 16 bit của ADC, Texas Instruments). Cũng về phát hiện ngã, nghiên cứu [22] của Li và các cộng sự (2009) đề xuất kết hợp con quay hồi chuyển và gia tốc kế bằng cách sử dụng 2 mạch TE MP (Technology-Enabled Medical Precision Observation) 3.0, mỗi mạch gồm 1 gia tốc kế và 1 con quay hồi chuyển. Một mạch được gắn trên ngực của đối tượng cần được theo dõi và 1 mạch được gắn trên chân, đoạn giữa đầu gối và hơng. Dữ liệu gia tốc kế được sử dụng để xác định sự biến thiên của chuyển động cịn con quay hồi chuyển thì dùng để tính độ quay của đối tượng.
Các tác giả cũng đề xuất một số ngưỡng dựa trên sự quan sát các dữ liệu thu thập được để suy ra các tư thế của đối tượng như đứng, ngồi, nằm và gập người lại. Các
tác giả cũng đề xuất các luật để suy ra các hành vi như lên/xuống cầu thang, ngồi xuống một cách nhẹ nhàng, nhảy,… từ đĩ, suy ra các hành vi té ngã.
Cĩ thể thấy rằng, đã cĩ các nghiên cứu kết hợp sử dụng các cảm biến như gia tốc kế với con quay hồi chuyển, gia tốc kế với một vài cảm biến khác (như từ kế, cảm biến hình ảnh, cảm biến áp suất). Những sự kết hợp này đều mang đến kết quả nhận dạng tốt hơn đáng kể so với việc sử dụng một cảm biến đơn lẻ. Tuy nhiên, khi kết hợp các cảm biến cũng nảy sinh những vấn đề cần phải giải quyết như tính khơng đồng bộ của các cảm biến do các cảm biến khác nhau cĩ các đặc trưng khác nhau, đa số các cảm biến đều gặp phải những vấn đề về khả năng kết hợp các đặc trưng nên trong thực tế rất ít hệ thống cĩ thể xử lý dữ liệu cảm biến thơ và trích suất đặc trưng ở mức tiền xử lý. Do đĩ, nâng cao khả năng tương tác của các cảm biến và phương pháp kết hợp các đặc trưng của các cảm biến khi kết hợp là mục tiêu đối với các nghiên cứu sử dụng cảm biến tích hợp.
Trong luận văn của mình, học viên sẽ tiến hành nghiên cứu lựa chọn các đặc trưng của hai cảm biến gồm cảm biến gia tốc (accelerometer) và cảm biến con quay hồi chuyển (gyroscope) và phương pháp kết hợp các đặc trưng này; lựa chọn phương pháp học máy sử dụng với các đặc trưng kết hợp.