Android平臺提供了兩種傳感器讓我們可以確定設備的位置: 地磁傳感器和方向傳感器。 Android還提供了一種傳感器讓我們可以決定人臉離手機多近的時候關閉屏幕(距離傳感器proximity sensor)。 地磁傳感器和距離傳感器都是基于硬件的。 大多數手持設備供應商都有提供一個地磁傳感器。 同樣, 手持設備制造商通常包含一個距離傳感器來在通話的時候決定何時關閉屏幕。 方向傳感器(orientation sensor)是基于軟件的, 它通過加速度傳感器和地磁傳感器來計算數據。 但是方向傳感器在Android2.2中已經不推薦使用。
位置傳感器在確定設備在世界中所處的位置時會很有用。 比如我們可以使用地磁傳感器跟加速傳感器合作來決定設備相對于地磁北極的位置。 我們還可以使用方向傳感器(或者基于傳感器的方向方法)來確定設備相對于APP框架為參考的位置。 位置傳感器通常不用于監測設備移動或者運動, 比如搖動, 傾斜等。
地磁傳感器和方向傳感器通過SensorEvent的多維數組返回數據。 栗如, 方向傳感器在每次返回傳感器事件的時候提供了地磁力在三維空間的強度值。 同樣方向傳感器則提供了方位角(Yaw偏航角), 俯仰角(pitch)和翻滾角(roll)。 下表提供了Android平臺各位置傳感器的信息:
SensorEvent.values[0]
沿x軸旋轉矢量分量(x*sin(θ/2 ))。
無單位
SensorEvent.values[1]
沿y軸旋轉矢量分量(y*sin(θ/2 ))。
SensorEvent.values[2]
沿z軸旋轉矢量分量(z*sin(θ/2 ))。
TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR
SensorEvent.values[0]
沿x軸旋轉矢量分量(x*sin(θ/2 ))。
無單位
SensorEvent.values[1]
沿y軸旋轉矢量分量(y*sin(θ/2 ))。
SensorEvent.values[2]
沿z軸旋轉矢量分量(z*sin(θ/2 ))。
TYPE_MAGNETIC_FIELD
SensorEvent.values[0]
沿x軸的地磁強度
μT
SensorEvent.values[1]
沿y軸的地磁強度
SensorEvent.values[2]
沿z軸的地磁強度
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED
SensorEvent.values[0]
沿x軸的地磁強度(無硬鐵校準hard iron calibration)
μT
SensorEvent.values[1]
沿y軸的地磁強度(無硬鐵校準hard iron calibration)
SensorEvent.values[2]
沿z軸的地磁強度(無硬鐵校準hard iron calibration)
SensorEvent.values[3]
沿x軸鐵偏差校準(Iron bias estimation)
SensorEvent.values[4]
沿y軸鐵偏差校準(Iron bias estimation)
SensorEvent.values[5]
沿z軸鐵偏差校準(Iron bias estimation)
TYPE_ORIENTATION①
SensorEvent.values[0]
方位角(繞z軸的角度)
度
SensorEvent.values[1]
俯仰角(pitch) (繞x軸的角度)
SensorEvent.values[2]
翻滾角(roll) (繞y軸的角度)
TYPE_PROXIMITY
SensorEvent.values[0]
與對象的距離②
cm
① 該傳感器在Android2.2版本中不再推薦使用。 Sensor framework提供了備用的方法, 下文會有介紹。
② 一些距離傳感器只提供二進制數據代表遠和近。
使用游戲旋轉矢量傳感器:
游戲旋轉矢量傳感器跟旋轉矢量傳感器是相同的, 除了它不使用地磁場。 因此Y軸不指向北邊而是一些別的參考系。
因為游戲旋轉矢量傳感器不使用地磁場, 相關的方向因不受磁場影響而更加準確。 如果不在意北邊在哪的話可以在游戲中使用該傳感器, 這時候普通的旋轉矢量就不合適了, 因為它依賴于磁場。 下面的代碼演示了如何獲取一個該傳感器的實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR);
使用地磁旋轉矢量傳感器:
地磁旋轉矢量傳感器跟旋轉矢量傳感器一樣, 但是它使用地磁代替陀螺儀。 所以它的精確度會比普通旋轉矢量傳感器要低, 但是功耗也降低了。 應該只有當需要在后臺獲取旋轉信息而不想要消耗太多電量的時候才使用它。 該傳感器當與批處理(batching)一起是最有用的。
下面的代碼演示了如何獲取實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR);
方向傳感器:
方向傳感器讓我們可以監測設備相對于地球參考系的位置(特指地磁北極)。 下面代碼演示了如何獲取該傳感器實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
方向傳感器通過使用設備的地磁場傳感器和設備的加速度計合作獲得它的數據。 通過使用這倆硬件傳感器, 方向傳感器可以提供這三個維度的數據:
l 方位角(繞z軸的角度)。 這個角度在地磁北極和設備的y軸之間。 比如如果設備的y軸對準地磁北極, 那么該值是0, 如果設備的y軸對準南極, 則該值為180. 同樣的, 當y軸指向東邊, 該值是90, 指向西邊則為270.
l 俯仰角(pitch) (繞x軸的角度)。 處于z軸正方向和y軸正方向之間的時候該值是正的, z軸正方向和y軸負方向的時候, 該值是負的。 范圍是180度~-180度。
l 翻滾角(roll) (繞y軸的角度)。 當處于z軸正方向和x軸正方向時該值為正。 Z軸正方向和x軸負方向的時候, 該值為負。 取值范圍是90~-90度。
這個定義跟航空學中的方位角, 俯仰角和翻滾角是不一樣的, 航空學中x軸表示沿飛機的長邊(飛機尾部到頭部)。 此外由于歷史原因, 翻滾角在順時針方向為正(數學上講, 它應該在逆時針方向為正)。
方向傳感器通過處理加速度計和地磁場傳感器的數據來得到它自己的數據。 因為涉及的處理任務比較繁重, 所以精度和準確度被減少(只有當翻滾角分量為0的時候它的數據才可靠)。 因此, 方向傳感器在Android2.2中就不推薦使用了。 官方推薦使用getRotationMatrix()方法和getOrientation()方法結合來計算方向值, 代替方向傳感器。 我們還可以使用remapCoordinateSystem()方法來映射方向值到APP參考框架。 下面的代碼演示了如何從方向傳感器直接獲得方向數據, 只有幾乎沒有翻滾角的時候才推薦這樣使用:
public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mOrientation;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mOrientation = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// Do something here if sensor accuracy changes.
// You must implement this callback in your code.
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
mSensorManager.registerListener(this, mOrientation, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
mSensorManager.unregisterListener(this);
}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
float azimuth_angle = event.values[0];
float pitch_angle = event.values[1];
float roll_angle = event.values[2];
// Do something with these orientation angles.
}
}
我們并不會經常用到處理方向傳感器的原始數據。
使用地磁場傳感器:
地磁場傳感器讓我們可以監測地球磁場的變化。 下面的代碼展示如何獲取它的實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
該傳感器提供了三維磁場的原始數據。 通常我們不需要直接使用該傳感器, 而是使用旋轉矢量傳感器來確定旋轉運動的原始數據, 或者我們還可以使用加速度計和地磁場傳感器跟getRotationMatrix()方法合作獲取旋轉矩陣和傾角矩陣。 然后可以使用這些矩陣同getOrientation()和getInclination()方法來獲得方位角和地磁傾角數據。
使用未校正的磁力計:
未校正的磁力計跟地磁場傳感器相似, 但是它沒有”硬鐵校正”(hard iron calibration)。 工廠校正和溫度校正依然應用于磁場。 未校正的磁力計在處理壞硬鐵估計(bad hard iron estimations)的時候有用。 通常geomagneticsensor_event.value[0]將會接近uncalibrated_magnetometer_event.values[0]- uncalibrated_magnetometer_event.values[3]。 也就是, calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x.
注意: 未校正傳感器提供更多的原始結果并可能包括一些偏差, 但是它們的測量值包含更少的校正導致的跳變。 一些APP可能會更想這些未校正的原始數據, 因為他們更加平滑和可靠。 比如當APP想要實現自己的傳感器合成, 則他們可能更喜歡沒有矯正過的數據。
除了磁場, 未校正磁力計還會提供硬鐵校正在每個軸的估計值。 下面代碼演示了如何獲取該傳感器實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED);
使用距離傳感器(Proximity Sensor):
距離傳感器讓我們可以確定一個目標與設備的距離。 下面代碼演示了如何獲取它的實例:
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
。..
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);
距離傳感器通常用來確定手持設備跟人臉的距離(比如用戶接到電話或者在打電話的時候)。 大多數距離傳感器返回絕對距離, 但是它們中的個別分子會返回”遠/近”這樣的信息。 下面的代碼展示給我們如何使用這玩意兒:
public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mProximity;
@Override
public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
// Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of
// a particular sensor.
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mProximity = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);
}
@Override
public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// Do something here if sensor accuracy changes.
}
@Override
public final void onSensorChanged(SensorEvent event) {
float distance = event.values[0];
// Do something with this sensor data.
}
@Override
protected void onResume() {
// Register a listener for the sensor.
super.onResume();
mSensorManager.registerListener(this, mProximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
@Override
protected void onPause() {
// Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.
super.onPause();
mSensorManager.unregisterListener(this);
}
}