Android 旋转向量传感器使用

1.方向传感器

1）.三维坐标系的概念：

在Android平台中，传感器框架通常是使用一个标准的三维坐标系来表示一个值的。以本节要讲的方向传感器为例子，确定一个方向也需要一个三维坐标，毕竟我们的设备不可能永远都是水平端着的吧，安卓给我们返回的方向值就是一个长度为3的flaot数组，包含三个方向的值！官方API文档中有这样一个图：sensors_overview

如果你看不懂图，那么写下文字解释：

• X轴的方向：沿着屏幕水平方向从左到右，如果手机如果不是是正方形的话，较短的边需要水平放置，较长的边需要垂直放置。
• Y轴的方向：从屏幕的左下角开始沿着屏幕的的垂直方向指向屏幕的顶端
• Z轴的方向：当水平放置时，指向天空的方向

---

2）.方向传感器的三个值

上一节中说了，传感器的回调方法：onSensorChanged中的参数SensorEvent event，event的值类型是Float[]的，而且最多只有三个元素，而方向传感器则刚好有三个元素，都表示度数！对应的含义如下：

values[0]：方位角，手机绕着Z轴旋转的角度。0表示正北(North)，90表示正东(East)，180表示正南(South)，270表示正西(West)。假如values[0]的值刚好是这四个值的话，并且手机沿水平放置的话，那么当前手机的正前方就是这四个方向，可以利用这一点来写一个指南针！

values[1]：倾斜角，手机翘起来的程度，当手机绕着x轴倾斜时该值会发生变化。取值范围是[-180,180]之间。假如把手机放在桌面上，而桌面是完全水平的话，values1的则应该是0，当然很少桌子是绝对水平的。从手机顶部开始抬起，直到手机沿着x轴旋转180(此时屏幕乡下水平放在桌面上)。在这个旋转过程中，values[1]的值会从0到-180之间变化，即手机抬起时，values1的值会逐渐变小，知道等于-180；而加入从手机底部开始抬起，直到手机沿着x轴旋转180度，此时values[1]的值会从0到180之间变化。我们可以利用value[1]的这个特性结合value[2]来实现一个平地尺！

value[2]：滚动角，沿着Y轴的滚动角度，取值范围为：[-90,90]，假设将手机屏幕朝上水平放在桌面上，这时如果桌面是平的，values2的值应为0。将手机从左侧逐渐抬起，values[2]的值将逐渐减小，知道垂直于手机放置，此时values[2]的值为-90，从右侧则是0-90；加入在垂直位置时继续向右或者向左滚动，values[2]的值将会继续在-90到90之间变化！

2.加速度传感器(Accelerometer sensor)

1）名词概念：

• 加速度传感器的单位：加速度(m/s^2)
• 方向传感器获取到的加速度是：手机运动的加速度与重力加速度(9.81m/s^2)的合加速度
• 另外重力加速度是垂直向下的！

关于这个不同方向合加速度的计算好像蛮复杂的，这里我们就不去纠结这个了！先来看看加速度的value数组中的三个数的值吧~依旧是上节的代码，改下传感器而已~

水平放置：

竖直平放：

竖直横放：

从上面我们知道value数组的三个值分别对应X，Y，Z轴上的加速度！好的，知道个大概，我们来写个简易计步器来熟悉下用法！

2）.简易计步器的实现

运行效果图：

代码实现：

布局代码：activity_main.xml：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:padding="5dp">

    <TextView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:layout_marginTop="30dp"
        android:text="简易计步器"
        android:textSize="25sp" />

    <TextView
        android:id="@+id/tv_step"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:layout_marginTop="5dp"
        android:text="0"
        android:textColor="#DE5347"
        android:textSize="100sp"
        android:textStyle="bold" />

    <Button
        android:id="@+id/btn_start"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="64dp"
        android:text="开始"
        android:textSize="25sp" />

</LinearLayout>

MainActivity.java：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener, SensorEventListener {

    private SensorManager sManager;
    private Sensor mSensorAccelerometer;
    private TextView tv_step;
    private Button btn_start;
    private int step = 0;   //步数
    private double oriValue = 0;  //原始值
    private double lstValue = 0;  //上次的值
    private double curValue = 0;  //当前值
    private boolean motiveState = true;   //是否处于运动状态
    private boolean processState = false;   //标记当前是否已经在计步


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        sManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
        mSensorAccelerometer = sManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
        sManager.registerListener(this, mSensorAccelerometer, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        bindViews();
    }

    private void bindViews() {

        tv_step = (TextView) findViewById(R.id.tv_step);
        btn_start = (Button) findViewById(R.id.btn_start);
        btn_start.setOnClickListener(this);
    }


    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        double range = 1;   //设定一个精度范围
        float[] value = event.values;
        curValue = magnitude(value[0], value[1], value[2]);   //计算当前的模
        //向上加速的状态
        if (motiveState == true) {
            if (curValue >= lstValue) lstValue = curValue;
            else {
                //检测到一次峰值
                if (Math.abs(curValue - lstValue) > range) {
                    oriValue = curValue;
                    motiveState = false;
                }
            }
        }
        //向下加速的状态
        if (motiveState == false) {
            if (curValue <= lstValue) lstValue = curValue;
            else {
                if (Math.abs(curValue - lstValue) > range) {
                    //检测到一次峰值
                    oriValue = curValue;
                    if (processState == true) {
                        step++;  //步数 + 1
                        if (processState == true) {
                            tv_step.setText(step + "");    //读数更新
                        }
                    }
                    motiveState = true;
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}

    @Override
    public void onClick(View v) {
        step = 0;
        tv_step.setText("0");
        if (processState == true) {
            btn_start.setText("开始");
            processState = false;
        } else {
            btn_start.setText("停止");
            processState = true;
        }
    }

    //向量求模
    public double magnitude(float x, float y, float z) {
        double magnitude = 0;
        magnitude = Math.sqrt(x * x + y * y + z * z);
        return magnitude;
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        sManager.unregisterListener(this);
    }
}

好的，真的是非常简易的计步器...上面的步数是我坐着拿手撸出来的...

，毕竟写来玩玩而已~

3.陀螺仪传感器(Gyroscope sensor)

1）名词概念：

陀螺仪又叫角速度传感器，一般用来检测手机姿态的，好像手机中的陀螺仪传感器一般都是三轴的！体感游戏用得最多，手机拍照防抖，GPS惯性导航，还有为APP添加一些动作感应(比如轻轻晃动手机关闭来电铃声)等等，具体的可以自己去百度下~

• 陀螺仪传感器的单位：角速度(弧度/秒)radians/second
• 获得传感器用的是：Sensor.TYPE_GYROSCOPE

他的三个值依次是沿着X轴，Y轴，Z轴旋转的角速度，手机逆时针旋转，角速度值为正，顺时针则为负值！经常用于计算手机已经转动的角度！这是网上的一段代码~

private static final float NS2S = 1.0f / 1000000000.0f;
private float timestamp;

public void onSensorChanged(SensorEvent event)
{
    if (timestamp != 0)
    {
        // event.timesamp表示当前的时间，单位是纳秒（1百万分之一毫秒）
        final float dT = (event.timestamp - timestamp) * NS2S;
        angle[0] += event.values[0] * dT;
        angle[1] += event.values[1] * dT;
        angle[2] += event.values[2] * dT;
    }
    timestamp = event.timestamp;
}

通过陀螺仪传感器相邻两次获得数据的时间差（dT）来分别计算在这段时间内手机延X、 Y、Z轴旋转的角度，并将值分别累加到angle数组的不同元素上

4.磁场传感器(Magnetic field sensor)

作用：该传感器主要用于读取手机附近的磁场变化

传感器的值采集到的值：有三个，分别是：X，Y，Z轴上方向上的磁场值

数值单位：T，微特斯拉

传感器获取：Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD

---

5.距离传感器(Proximity sensor)

作用：用于感应手机与人体的距离，用得最多的就是手机通话时候，脸部贴近屏幕时，屏幕会熄灭，当脸部离开屏幕一段距离后，屏幕又会亮起，这样可以避免通过过程脸部误碰挂断按钮，从而导致通话中断~我们可以利用这个传感器来做一些交互型的App~

传感器的值采集到的值：有一个，物体与设备间的距离

数值单位：cm，厘米

传感器获取：Sensor.TYPE_PROXIMITY

其他：

• ①关于距离传感器可能有两种，一种是能直接给出距离的，而另一种则是给出靠近或者远离！就是只返回两个值，0.0或者最大值！我们可以通过对比解析度和最大值是否相等进行判断！假如相等说明是后者，假如不等说明是前者！
• ②调用sensor.getResolution()方法获得解析度，调用getMaximumRange()获得最大值！

---

6.光线传感器(Light sensor)

作用：用来读取光度值，即光线强度

传感器的值采集到的值：有一个，光亮度值

数值单位：lux，1流明每平方米面积，就是1勒克斯(lux)，最大值是：120000.0f，Android中把光线强度分了不同的等级，可以自行查看SensorManager类~

传感器获取：Sensor.TYPE_LIGHT

---

7.气压传感器(Pressure sensor)

作用：用于测量大气压力，常用于测量海拔高度

传感器的值采集到的值：有一个，大气压值

数值单位：hPa，百帕

传感器获取：Sensor.TYPE_PRESSURE

---

8.温度传感器（Temperature sensor）

作用：测量手机内部的温度或者外部环境的问题

传感器的值采集到的值：有一个，温度值

数值单位：℃，摄氏度

传感器获取：Sensor.TYPE_TEMPERATURE(手机内部)/TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE(手机外部)

---

9.传感器模拟工具——SensorSimulator

如题，当我们的真机不具备某种传感器的时候，而又需要进行开发~关于具体用法可见下面的文章：Android设备上的传感器模拟工具：SensorSimulator