android传感器过滤,取中间直, 方位角介绍
1.1序言
【Android蛋蛋网】在这一章我们主要针对Android的传感器(Sensor)进行说明。如果说Java的程序和硬件有些远的感觉，那么可以说传感器距离硬件很近。传感器(Sensor)听起来似乎感觉很难，其实它并不是很难。做起来并很有意思的，我相信，通过我对传感器的介绍你会对它感兴趣的，应为你可以切身体会到它的存在。
1.2传感器(Sensor)是什么？
传感器是能标识温度，加速度等等物理现象的转换电子信号的机器。AndroidSDK，在移动设备中提供了各种各样的传感器的API。那么，本章的例程，在模拟器中不能使用，这点请大家注意。需要在实际的手机上测试才能体现。这里我就不进行详细进行说明如何连接手机进行运行程序了，在本网站【Android蛋蛋网】有对应的介绍，请读者自己参照。
1.3 传感器(Sensor)关联的类(Class)和接口(Interface)
首先，我们对AndroidSDK提供的传感器关联的类和接口进行介绍。
1.3.1 android.hardware.Sensor类
Sensor类，是管理各种传感器的共同属性（名字，版本等等）的类。
●主要的常量
在Sensor类，能使用的传感器的种类通过常量来定义的(表1-1)。但是根据硬件，传感器搭载是任意的。比如现在市场销售的(DevPhone,HTCDream)实际确认有
TYPE_ACCELEROMETER,
TYPE_ORIENTATION,
TYPE_MAGNETIC_FIELD,
TYPE_TEMPERATURE
四种类别。
表1-1传感器的种类
| 常量名 |
说明 |
实际的值 |
| TYPE_ACCELEROMETER |
加速度 |
1 |
| TYPE_GYROSCOPE |
陀螺仪 |
4 |
| TYPE_LIGHT |
光照 |
5 |
| TYPE_MAGNETIC_FIELD |
磁力计 |
2 |
| TYPE_ORIENTATION |
方位传感器 |
3 |
| TYPE_PRESSURE |
压力传感器 |
6 |
| TYPE_PROXIMITY |
距离传感器 |
8 |
| TYPE_TEMPERATURE |
温度传感器 |
7 |
| TYPE_ALL |
全部的传感器 |
-1 |
●主要的方法
Sensor类的主要的方法参照下面的表1-2
| 方法 |
处理内容 |
| publicfloat getMaximumRange() |
返回传感器的最大值 |
| publicString getName() |
返回传感器的名字 |
| publicfloat getPower() |
f返回传感器的功率（mA毫安） |
| publicfloat getResolution() |
返回传感器的精度 |
| publicint getType() |
返回传感器的类型 |
| publicString getVentor() |
返回Vendor名 |
| publicint getVersion() |
返回传感器的版本号 |
1.3.2 android.hardware.SensorManager类
SensorManager类是对搭载的移动设备的传感器进行访问的类，用这个类的借口能取得事件*********的登录/删除、传感器的信息。
●主要的常量
在SensorManager有很多个常量被定义，但是这些中最重要的是关于传感器的反应速度的，如（表1-3）。Android，在*********进行登录的时候通过4个阶段对传感器进行设定的。
表1-3关于传感器的反映速度的常量
| 常量名 |
说明 |
实际的值 |
| SENSOR_DELAY_FASTEST |
在游戏想特别快的反应速度的时候使用 |
0 |
| SENSOR_DELAY_GAME |
游戏用 |
1 |
| SENSOR_DELAY_UI |
用户接口用 |
2 |
| SENSOR_DELAY_NORMAL |
取得倾斜度的时候使用（缺省） |
3 |
●主要的方法
SensorManager类的主要方法如表1-4所示
表1-4SensorManager类的主要方法
| 方法 |
处理内容 |
| publicboolean registerListener( |
登录被指定反应速度的*********。反应速度的指定，使用前面的（表1-3）的SENSOR_DELAY系列常量 |
| publicvoid unregisterListener(SensorEventListener listener) |
解除全部的传感器的*********的登录 |
| publicvoid unregisterListener(SensorEventListenerlistener, |
解除在sensor被指定的*********的登录 |
| publicList getSensorLIst(int type) |
用list形式取得能使用的传感器的接口 |
1.3.3 SensorManager类的Instance取得例程
SensorManager不能直接生成Instance。SensorManager的Instance是通过Context类定义的getSystemService方法取得的。在图1-1的Activity,SensorManager的Instance取得，传感器的名字取得，具体代码如下。
图1-1 传感器的信息取得例程
AndroidEggSensorActivity.java
packageandroidegg.stu.sensor;
import java.util.List;
importandroid.app.Activity;
import android.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
importandroid.widget.LinearLayout;
importandroid.widget.TextView;
public class AndroidEggSensorActivityextends Activity implements SensorEventListener{
/** Called when the activity is first created. */
//SensorManager instance
private SensorManagersensorManager;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//get SensorManager instance
sensorManager =(SensorManager)this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);
setContentView(R.layout.main);
}
@Override
protected voidonResume(){
super.onResume();
List<Sensor> sensors =sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
LinearLayout layout = new LinearLayout(this);
layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);
TextView tv;
for (Sensor s:sensors){
tv = new TextView(this);
tv.setText(s.getName());
layout.addView(tv,new LinearLayout.LayoutParams(
LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT,
LinearLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT));
}
setContentView(layout);
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensorsensor, int accuracy) {
//TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
重要点如下所示
1在onCreate方法中取得SensorManager的Instance
2在onResume方法中取得传感器的名字
1.3.4 android.hardware.SensorEvent
SensorEvent类是在传感器事件(onAccuracyChanged , onSensorChanged稍后介绍)为了对能取得的信息进行整理管理的类。被管理的值全部用公用的field定义的。
●主要的字段(field)
SensorEvent类的主要的field如表1-5所示
表1-5 SensorEvent类的主要的field
| 字段(field) |
内容 |
| publicint accuracy |
传感器的精度 |
| publicSensor sensor |
传感器的instance |
| publiclong timestamp |
时间（毫微秒） |
| publicfinal flaot[] values |
传感器的值 |
1.3.5 android.hardware.SensorEventListener接口
SensorEventListener接口是为了取得传感器的事件的事件*********。前面所说的SensorManager类具有登录删除功能。在这个封装的接口中可以取得传感器的值。
●主要的事件
| 方法 |
处理内容 |
| voidonAccuracyChanged(Sensor sensor,int accuracy) |
传感器的精度变化的时候，此方法被调用 |
| voidonSensorChanged(SensorEvent event) |
传感器的值改变的时候，此方法被调用 |
1.3.6 传感器的值取得及例程
传感器值取得需要通过SensorManager#registerListener方法对加载SensorEventListener接口的对象进行登录处理。从登录*********开始到传感器的值取得的动作处理过程如图1-2那样所示。在程序列表1-2中的传感器的值取得，画面处理结果（图1-3）所示。
图1-3传感器值取得例程运行结果
程序列表1-2传感器的值取得画面输出例程
packageandroidegg.stu.sensor;
import java.util.List;
importandroid.app.Activity;
import android.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
importandroid.widget.TextView;
public classAndroidEggSensorGetValueActivity extends Activity implementsSensorEventListener{ //...①
/** Called when the activity is first created. */
private SensorManager sensorManager;
@Override
public void onCreate(BundlesavedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//SensorManager的接口取得
sensorManager =(SensorManager)this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);
setContentView(R.layout.main);
}
@Override
protected voidonResume(){ //...②
super.onResume();
List<Sensor> sensors =sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
//sensor1
for (Sensor s :sensors){
sensorManager.registerListener(this,s,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
}
//
@Override
public voidonAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public voidonSensorChanged(SensorEvent e){ //...③
// TODO Auto-generated method stub
switch(e.sensor.getType()){
//加速度的值表示
caseSensor.TYPE_ACCELEROMETER:{
TextView x =(TextView)findViewById(R.id.x);
x.setText("x:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_X]));
TextView y =(TextView)findViewById(R.id.y);
y.setText("y:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Y]));
TextView z=(TextView)findViewById(R.id.z);
z.setText("z:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Z]));
break;
}
//倾斜度的值表示
caseSensor.TYPE_ORIENTATION:{
TextView x =(TextView)findViewById(R.id.Azimuth);
x.setText("Azimuth" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_X]));
TextView y =(TextView)findViewById(R.id.Pitch);
y.setText("Pitch:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Y]));
TextView z =(TextView)findViewById(R.id.Roll);
z.setText("Roll:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Z]));
break;
}
//磁力计 的值表示
caseSensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:{
TextView x =(TextView)findViewById(R.id.magnetic_x);
x.setText("x:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_X]));
TextView y =(TextView)findViewById(R.id.magnetic_y);
y.setText("y:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Y]));
TextView z=(TextView)findViewById(R.id.magnetic_z);
z.setText("z:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_Z]));
break;
}
//温度計の値を表示する
caseSensor.TYPE_TEMPERATURE:{
TextView x =(TextView)findViewById(R.id.degree);
x.setText("Degree:" +String.valueOf(e.values[SensorManager.DATA_X]));
}
}
}
//
@Override
protectedvoid onStop(){
super.onStop(); //...④
sensorManager.unregisterListener(this);
}
}
重要事项如下所示
①为了取得传感器的值，需要加载SensorEventListener
②在onResume方法进行*********的登录
③在onSensorChanged方法中取得传感器的值，并在画面表示。
在这个方法中在onResume方法中登录的所有种类的传感器的值都可以取道。判别传感器的种类，将传感器的值用
TextView在画面表示出来。
④在onStop方法中接触所有登录的*********。
| 1.4加速度传感器
图1-4加速度传感器的轴
重要注意点如下所示 |
●最近取得的加速度的值每个很少变化的方法
例程如列表1-4。
并且，在例程中取得的值增加10%，封装的应用程序要根据传感器的感应度进行调整。
列表1-4最近取得的加速度的值每个很少变化的方法的例程
packageandroidegg.stu.sensor;
import java.util.Arrays;
importjava.util.List;
import android.app.Activity;
importandroid.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
importandroid.widget.TextView;
public classAndroidEggSensorGetValueActivity extends Activity implementsSensorEventListener{
/** Called when theactivity is first created. */
privateSensorManager sensorManager;
//
private final float FILTERING_VALAUE =0.1f;
private floatlowX,lowY,lowZ; //..................①
@Override
public void onCreate(BundlesavedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//SensorManagerのインスタンスを取得
sensorManager =(SensorManager)this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);
setContentView(R.layout.main);
}
@Override
protected voidonResume(){
super.onResume();
List<Sensor> sensors =sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
//sensor1
for (Sensor s :sensors){
sensorManager.registerListener(this,s,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
}
//
@Override
public voidonAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public voidonSensorChanged(SensorEvent e) {
float x = e.values[sensorManager.DATA_X];
float y = e.values[sensorManager.DATA_Y];
float z = e.values[sensorManager.DATA_Z];
//
lowX = x * FILTERING_VALAUE + lowX * (1.0f -FILTERING_VALAUE); //..................②
lowY = y * FILTERING_VALAUE + lowY * (1.0f -FILTERING_VALAUE);
lowZ = z* FILTERING_VALAUE + lowZ * (1.0f - FILTERING_VALAUE);
TextView textX =(TextView)findViewById(R.id.x);
textX.setText("x:" + String.valueOf(lowX));
TextView textY =(TextView)findViewById(R.id.y);
textY.setText("y:" + String.valueOf(lowY));
TextView textZ =(TextView)findViewById(R.id.z);
textZ.setText("Z:" + String.valueOf(lowZ));
}
//
@Override
protected void onStop(){
super.onStop();
sensorManager.unregisterListener(this);
}
}
运行结果如图1-5-1
重要注意点如下所示
①Low-Pass Filter处理的值保存的变量的定义
②取得的传感器的值的10%加上上回取得的90%
1.4.3 瞬间加速度值的取得
例如类似计步器、作用力测定的应用开发的时候，很想检测出加速度急剧的变化。这个时候，和Low-PassFilter处理相反，去掉短周波的影响，这样可以取得数据。像这种去掉短周波的影响的过滤器叫做High-passfilter。
High-passfilter的处理方法，如下面的例程列表1-5代码所示：
列表1-5瞬间加速度值的取得
packageandroidegg.stu.sensor;
import java.util.Arrays;
importjava.util.List;
import android.app.Activity;
importandroid.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
importandroid.widget.TextView;
public classAndroidEggSensorGetValueActivity extends Activity implementsSensorEventListener{
/** Called when theactivity is first created. */
privateSensorManager sensorManager;
//
private final float FILTERING_VALAUE = 0.1f;
private float lowX,lowY,lowZ;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//SensorManager
sensorManager =(SensorManager)this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);
setContentView(R.layout.main);
}
@Override
protected voidonResume(){
super.onResume();
List<Sensor> sensors =sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
//sensor1
for (Sensor s :sensors){
sensorManager.registerListener(this,s,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
}
//
@Override
public voidonAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public voidonSensorChanged(SensorEvent e) {
float x = e.values[sensorManager.DATA_X];
float y = e.values[sensorManager.DATA_Y];
float z = e.values[sensorManager.DATA_Z];
//Low-Pass Filter
lowX = x * FILTERING_VALAUE + lowX * (1.0f -FILTERING_VALAUE);
lowY = y* FILTERING_VALAUE + lowY * (1.0f - FILTERING_VALAUE);
lowZ = z * FILTERING_VALAUE + lowZ * (1.0f -FILTERING_VALAUE);
//High-pass filter
floathighX = x - lowX;
float highY = y - lowY;
float highZ = z - lowZ;
//output
TextView textX =(TextView)findViewById(R.id.x);
textX.setText("x:" + String.valueOf(highX));
TextView textY =(TextView)findViewById(R.id.y);
textY.setText("y:" + String.valueOf(highY));
TextView textZ =(TextView)findViewById(R.id.z);
textZ.setText("Z:" + String.valueOf(highZ));
}
//
@Override
protected void onStop(){
super.onStop();
sensorManager.unregisterListener(this);
}
}
运行结果如图1-5-2
1.4.4 加速度传感器运用实例
在这里，我们对Low-PassFilter和High-passfilter实例进行说明。在实际的运用中在什么样的场合下如何使用这两个过滤器，通过例程我们进行很好的理解。程序列表1-6，列表1-7是摇晃手机表示图片的应用程序的代码（运行结果如图1-6）。在这个例程中作成ShakeActivity类和管理抽样数据的ValueHolder类。ShakeActivity类和ValueHolder类的关系如图1-7所示。
图1-6摇动手机并表示图片的例程
列表1-6摇动手机并表示图片的例程1
packagecom.mamezou.android.shake;
import java.util.Arrays;
publicclass ValueHolder { //..................①
private static final float BLANK = -999;
private intsize;
private float[] values;
private intposition = 0;
public ValueHolder(int size) {
this.size = size;
values = new float[size];
clear();
}
private void clear() {
Arrays.fill(values, BLANK);
}
public booleanadd(float value) {
values[position] =value;
if(size -1 == position) {
position = 0;
return true;
}
position ++;
returnfalse;
}
// 取得中间值的方法
public float getMedian() { //..................②
float[] tmp = values.clone();
Arrays.sort(tmp);
int len = tmp.length;
int first = 0;
for (int i = 0; i < len; i++){
first = i;
if(tmp[i] != BLANK) break;
}
return tmp[(len - first) / 2 + first];
}
}
要点如下所示
①ValueHolder类管理用size指定的抽样数据
②返回保存的抽样数据的中间值。
列表1-6摇动手机并表示图片的例程2
packagecom.mamezou.android.shake;
import android.app.Activity;
importandroid.content.Context;
importandroid.graphics.drawable.BitmapDrawable;
importandroid.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
importandroid.view.View;
public class ShakeActivity extends Activityimplements SensorEventListener {
private SensorManagersensorManager;
private ValueHolder x;
privateValueHolder y;
private ValueHolder z;
privateView layout;
// Android君的画像
private BitmapDrawable andy;
private staticfinal int ELEMENT_COUNT = 30;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
sensorManager =(SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
layout = (View) findViewById(R.id.layout);
andy= (BitmapDrawable) getResources().getDrawable(R.drawable.andy);
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
sensorManager.registerListener(this,
sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
x = newValueHolder(ELEMENT_COUNT);
y = newValueHolder(ELEMENT_COUNT);
z = newValueHolder(ELEMENT_COUNT);
}
@Override
protected void onStop() {
sensorManager.unregisterListener(this);
super.onStop();
}
public voidonAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}
public void onSensorChanged(SensorEvent e) {
float sensorValueX = e.values[SensorManager.DATA_X];
float sensorValueY = e.values[SensorManager.DATA_Y];
float sensorValueZ = e.values[SensorManager.DATA_Z];
x.add(sensorValueX);
y.add(sensorValueY);
z.add(sensorValueZ);
float valueX =sensorValueX - x.getMedian();
float valueY =sensorValueX - x.getMedian();
float valueZ =sensorValueX - x.getMedian();
andy.setAlpha(15* (int)(Math.abs(valueX) + Math.abs(valueY) + Math.abs(valueZ)));//..................①
layout.setBackgroundDrawable(andy);
}
}
要点如下所示
①对3个轴的High-passfilter的值，画像的阿尔法值进行操作。按照这样做，手机强烈摇动的时候Android画像被表示。High-passfilter处理对只是对手机倾斜，画面不被表示。只对手机进行摇动的时候画像才表示。
1.5倾斜传感器
在加速度传感器的那一节里面Low-PassFilter的处理和手机的倾斜大致意思我们应该能理解了。但是，到目前为止我们取得的形式不光是这些，作为角度来说，手机的倾斜度能取得到，这样我们处理起来就很方便了。在这种的场合的时候我们就使用倾斜传感器。
1.5.1 倾斜传感器能取到的值
在倾斜传感器中我们可以取到方位角(Azimuth)，倾斜角（Pitch），回转角（Roll）3个角度的值。下面就对这些值进行说明。
首先，方位角我们用文字的方式进行表示，北：0度，东：90度，南：180度，西：270度，如图1-8
图1-8方位角
次之，作为设备倾斜角水平放置的时候，上下倾斜的角度从-180度开始到180度的范围的值都能取得到。设备若是向上的方向倾斜就减，相反向下方的倾斜就加。
图1-9倾斜角
最后，作为回转角设备水平放置的时候，左右倾斜的角度从-90度开始到90度的范围的值都能取得到。设备若是向左的方向倾斜就加，相反右的方向倾斜就减。
图1-10回转角
1.5.2 使用倾斜传感器的例程
列表1-8代码中描述了倾斜角和回转角的变化的处理。并且，在这个例程中生SurfaceView类中的子类然后进行图片的表示和回转处理。
列表1-8倾斜角和回转角的变化画面对应回转处理的例程。
packagecom.mamezou.android.yajirobee;
importandroid.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
importandroid.graphics.BitmapFactory;
importandroid.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
importandroid.graphics.Paint;
import android.hardware.Sensor;
importandroid.hardware.SensorEvent;
importandroid.hardware.SensorEventListener;
importandroid.hardware.SensorManager;
importandroid.view.SurfaceHolder;
importandroid.view.SurfaceView;
public class YajirobeeView extendsSurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, SensorEventListener{
// SurfaceHolder
private SurfaceHolderholder;
private Bitmap image;
private floatpositionX, positionY;
// SensorManager
privateSensorManager sensorManager;
publicYajirobeeView(Context context) {
super(context);
image =BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.balance);
//create SurfaceHolder
holder=getHolder();
holder.addCallback(this);
holder.setFixedSize(getWidth(),getHeight());
}
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder){
// Get SensorManager .....①
sensorManager =(SensorManager)getContext()
.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
//registerListene
sensorManager.registerListener(this,
sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION),
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
//
positionX = (getWidth() - image.getWidth()) * 0.5f;
positionY = getHeight() * 0.5f - image.getHeight() * 1.5f;
}
@Override
public voidsurfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
sensorManager.unregisterListener(this);
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder,int format, int w, int h) {
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}
@Override
public voidonSensorChanged(SensorEvent e) {
float azimuth= e.values[SensorManager.DATA_X];
float pitch =e.values[SensorManager.DATA_Y];
float roll =e.values[SensorManager.DATA_Z];
//lockCanvas
Canvas canvas =holder.lockCanvas();
//
if (canvas != null) {
canvas.drawColor(Color.WHITE);
Paint paint = new Paint();
paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
paint.setColor(0xFF000000);
canvas.drawText("Azimuth:" + azimuth, 10, 10, paint);
canvas.drawText("Pitch:" + pitch, 10, 20, paint);
canvas.drawText("Roll:" + roll, 10, 30, paint);
float degree = roll;
if (pitch >0) { //............................②
degree = 180f - degree;
}
canvas.rotate(degree,
positionX + image.getWidth() * 0.5f,
positionY +image.getHeight()); //.....③
canvas.drawBitmap(image, positionX, positionY, null);
}
// unlockCanvasAndPost
holder.unlockCanvasAndPost(canvas);
}
}