Проще поставить акселерометр, который гироскоп, и сделать датчик нулевого положения, чтобы импульс давал, когда колесо в известном положении. Например, магнит+магниточувствительный элемент или светодиод+фотодиод. Тогда гироскоп позволит вычислять положение колеса, а датчик нуля позволит корректировать накапливающуюся погрешность.

В порядке извращения можно насадить вокруг вала оптический энкодер, а положение считывать оптодатчиком, закреплённым на колесе. У обычных энкодеров крутится диск, прикреплённый к валу, а датчик неподвижен - тут сделать наоборот. Всё равно остаётся вопрос насчёт определения абсолютных координат, но и на этот счёт есть варианты - абсолютные энкодеры, энкодеры с датчиком нуля, энкодеры с линейным кодом.