Android-传感器开发-方向判断

自从苹果公司在2007年发布第一代iPhone以来，以前看似和手机挨不着边的传感器也逐渐成为手机硬件的重要组成部分。如果读者使用过iPhone、HTC Dream、HTC Magic、HTC Hero以及其他的Android手机，会发现通过将手机横向或纵向放置，屏幕会随着手机位置的不同而改变方向。这种功能就需要通过重力传感器来实现，除了重力传感器，还有很多其他类型的传感器被应用到手机中，例如磁阻传感器就是最重要的一种传感器。虽然手机可以通过GPS来判断方向，但在GPS信号不好或根本没有GPS信号的情况下，GPS就形同虚设。这时通过磁阻传感器就可以很容易判断方向（东、南、西、北）。有了磁阻传感器，也使罗盘（俗称指向针）的电子化成为可能。

1.android 的坐标系是如何定义x, y z 轴的。

x轴的方向是沿着屏幕的水平方向从左向右，如果手机不是正方形的话，较短的边需要水平放置，较长的边需要垂直放置。

Y轴的方向是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。

将手机放在桌子上，z轴的方向是从手机指向天空。

 

2.方向传感器
           在方向传感器中values变量的3个值都表示度数，它们的含义如下：
          values[0]：该值表示方位，也就是手机绕着Z轴旋转的角度。0表示北（North）；90表示东（East）；180表示南（South）；270表示西（West）。如果values[0]的值正好是这4个值，并且手机是水平放置，表示手机的正前方就是这4个方向。可以利用这个特性来实现电子罗盘，实例76将详细介绍电子罗盘的实现过程。
      values[1]：该值表示倾斜度，或手机翘起的程度。当手机绕着X轴倾斜时该值发生变化。values[1]的取值范围是-180≤values[1]≤180。

假设将手机屏幕朝上水平放在桌子上，这时如果桌子是完全水平的，values[1]的值应该是0（由于很少有桌子是绝对水平的，因此，该值很可能不为0，但一般都是-5和5之间的某个值）。这时从手机顶部开始抬起，直到将手机沿X轴旋转180度（屏幕向下水平放在桌面上）。在这个旋转过程中，values[1]会在0到-180之间变化，也就是说，从手机顶部抬起时，values[1]的值会逐渐变小，直到等于-180。如果从手机底部开始抬起，直到将手机沿X轴旋转180度，这时values[1]会在0到180之间变化。也就是values[1]的值会逐渐增大，直到等于180。可以利用values[1]和下面要介绍的values[2]来测量桌子等物体的倾斜度。
          values[2]：表示手机沿着Y轴的滚动角度。取值范围是-90≤values[2]≤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，values[2]的值应为0。将手机左侧逐渐抬起时，values[2]的值逐渐变小，直到手机垂直于桌面放置，这时values[2]的值是-90。将手机右侧逐渐抬起时，values[2]的值逐渐增大，直到手机垂直于桌面放置，这时values[2]的值是90。在垂直位置时继续向右或向左滚动，values[2]的值会继续在-90至90之间变化。

3.加速传感器
    该传感器的values变量的3个元素值分别表示X、Y、Z轴的加速值。例如，水平放在桌面上的手机从左侧向右侧移动，values[0]为负值；从右向左移动，values[0]为正值。

4.重力感应器
加速度传感器的类型常量是Sensor.TYPE_GRAVITY。重力传感器与加速度传感器使用同一套坐标系。values数组中三个元素分别表示了X、Y、Z轴的重力大小。

5.陀螺仪传感器
   陀螺仪传感器的类型常量是Sensor.TYPE_GYROSCOPE。values数组的三个元素表示的含义如下：

values[0]：延X轴旋转的角速度。
values[1]：延Y轴旋转的角速度。
values[2]：延Z轴旋转的角速度。
当手机逆时针旋转时，角速度为正值，顺时针旋转时，角速度为负值。陀螺仪传感器经常被用来计算手机已转动的角度。

近程传感器（Sensor.TYPE_PROXIMITY）
线性加速度传感器（Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION）
旋转向量传感器（Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR）
磁场传感器（Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD）
压力传感器（Sensor.TYPE_PRESSURE）
温度传感器（Sensor.TYPE_TEMPERATURE）

======================================

陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动更擅长。但不能确定设备的方位。
      加速计的强项在于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如，地面)的运动更擅长。但用来测量设备相对于地面的摆放姿势，则精确度不高。
      磁力计的强项在于定位设备的方位。可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。


举几个例子：
陀螺仪对设备旋转角度的检测是瞬时的而且是非常精确的，能满足一些需要高分辨率和快速反应的应用比如FPS游戏的瞄准。而且陀螺仪配合加速计可以在没有卫星 和网络的情况下进行导航，这是陀螺仪的经典应用。加速度计可用于有固定的重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动但旋转运动被限制在一定范围内的应用。同时处 理直线运动和旋转运动时，就需要把加速度和陀螺仪计结合起来使用。如果还想设备在运动时不至于迷失方向，就再加上磁力计。


对于一个发射出去的导弹来说，要想精确追踪并调整导弹的轨道的话，下面几组数据必不可少：
GPS定位它的位置
加速计测量当前加速度
磁力计确定导弹头的方向（只能知道东南西北四个方向上的夹角），陀螺仪知道导弹的角速度。这两个仪器结合才能确定导弹的准确的立体运动方向。


加速计得到的结果就是XYZ三个值，分别代表三个方向的加速度。关于XYZ三值的介绍，可以看这里：
android 重力感应和屏幕旋转关系
http://blog.csdn.net/lzx_bupt/archive/2010/04/20/5507165.aspx

采用重力加速度感应控制屏幕旋转最为理想。

不方便作图，简单说：重力加速度感应可以想象成一个小球在坐标系中，三个方向上的加速度。永远以手机屏幕为准，不以外界为准作图，手机水平放置，向上是y轴正向，向右是x轴正向，向外是z轴正向。这和高数坐标系一样。

注意：你移动手机反映在坐标系上你移动的是坐标系远点（旋转）

 

1. Accelrator的x,y,z轴的正负向变化：

    手机屏幕向上水平放置时： (x,y,z) = (0, 0, -9.81)

    当手机顶部抬起时： y减小，且为负值

    当手机底部抬起时： y增加，且为正值

    当手机右侧抬起时： x减小，且为负值

    当手机左侧抬起时： x增加，且为正值

2. Accelrator的z轴的变化：

   手机屏幕向上水平放置时，z= -9.81

   手机屏幕竖直放置时，      z=  0

   手机屏幕向下水平放置时，z=  9.81

3. 系统默认屏幕横竖切换

   当y变为-5时， 手机画面切换为竖向
   当x变为-5时， 手机画面切换为横向

 

4.根据需要你可以设定你想要的旋转阈值

=====================================
用加速计和磁力计可以计算出orientation(方位计)，orientation涉及到了三个概念：
Roll：左右倾斜角度，也叫滚转角 http://baike.baidu.com/view/1769672.htm
Pitch：前后倾斜，也叫俯仰角 http://baike.baidu.com/view/3832041.htm
Yaw：左右摇摆，也叫偏航角 http://baike.baidu.com/view/1769448.htm

转载自http://blog.163.com/sunshine_linting/blog/static/448933232012111102041393/