Android操作系统11种传感器介绍

在Android2.3 gingerbread系统中，google提供了11种传感器供应用层使用。


 


#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER       1 //加速度


#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD      2 //磁力
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION         3 //方向


#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE           4 //陀螺仪


#define SENSOR_TYPE_LIGHT               5 //光线感应


#define SENSOR_TYPE_PRESSURE            6 //压力


#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE         7 //温度


#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY           8 //接近


#define SENSOR_TYPE_GRAVITY             9 //重力


#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//线性加速度


#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR     11//旋转矢量


 


我们依次看看这十一种传感器


 


1 加速度传感器


加速度传感器又叫G-sensor，返回x、y、z三轴的加速度数值。


该数值包含地心引力的影响，单位是m/s^2。


将手机平放在桌面上，x轴默认为0，y轴默认0，z轴默认9.81。


将手机朝下放在桌面上，z轴为-9.81。


将手机向左倾斜，x轴为正值。


将手机向右倾斜，x轴为负值。


将手机向上倾斜，y轴为负值。


将手机向下倾斜，y轴为正值。


 


加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品，市场上的加速度传感器种类很多。


手机中常用的加速度传感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。


这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围，采用I2C或SPI接口和MCU相连，数据精度小于16bit。


 


2 磁力传感器


磁力传感器简称为M-sensor，返回x、y、z三轴的环境磁场数据。


该数值的单位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。


单位也可以是高斯（Gauss），1Tesla=10000Gauss。


硬件上一般没有独立的磁力传感器，磁力数据由电子罗盘传感器提供（E-compass）。


电子罗盘传感器同时提供下文的方向传感器数据。


 


3 方向传感器


方向传感器简称为O-sensor，返回三轴的角度数据，方向数据的单位是角度。


为了得到精确的角度数据，E-compass需要获取G-sensor的数据，


经过计算生产O-sensor数据，否则只能获取水平方向的角度。


方向传感器提供三个数据，分别为azimuth、pitch和roll。


azimuth：方位，返回水平时磁北极和Y轴的夹角，范围为0°至360°。


0°=北，90°=东，180°=南，270°=西。


pitch：x轴和水平面的夹角，范围为-180°至180°。


当z轴向y轴转动时，角度为正值。


roll：y轴和水平面的夹角，由于历史原因，范围为-90°至90°。


当x轴向z轴移动时，角度为正值。


 


电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准，通常可用8字校准法。


8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动，


原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。


 


手机中使用的电子罗盘芯片有AKM公司的897X系列，ST公司的LSM系列以及雅马哈公司等等。


由于需要读取G-sensor数据并计算出M-sensor和O-sensor数据，


因此厂商一般会提供一个后台daemon来完成工作，电子罗盘算法一般是公司私有产权。


 


4 陀螺仪传感器


陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三轴的角加速度数据。


角加速度的单位是radians/second。


根据Nexus S手机实测：


水平逆时针旋转，Z轴为正。


水平逆时针旋转，z轴为负。


向左旋转，y轴为负。


向右旋转，y轴为正。


向上旋转，x轴为负。


向下旋转，x轴为正。


 


ST的L3G系列的陀螺仪传感器比较流行，iphone4和google的nexus s中使用该种传感器。


 


5 光线感应传感器


光线感应传感器检测实时的光线强度，光强单位是lux，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。


光线感应传感器主要用于Android系统的LCD自动亮度功能。


可以根据采样到的光强数值实时调整LCD的亮度。


 


6 压力传感器


压力传感器返回当前的压强，单位是百帕斯卡hectopascal（hPa）。


 


7 温度传感器


温度传感器返回当前的温度。


 


8 接近传感器


接近传感器检测物体与手机的距离，单位是厘米。


一些接近传感器只能返回远和近两个状态，


因此，接近传感器将最大距离返回远状态，小于最大距离返回近状态。


接近传感器可用于接听电话时自动关闭LCD屏幕以节省电量。


一些芯片集成了接近传感器和光线传感器两者功能。


 


 


下面三个传感器是Android2新提出的传感器类型，目前还不太清楚有哪些应用程序使用。


9 重力传感器


重力传感器简称GV-sensor，输出重力数据。


在地球上，重力数值为9.8，单位是m/s^2。


坐标系统与加速度传感器相同。


当设备复位时，重力传感器的输出与加速度传感器相同。


 


10 线性加速度传感器


线性加速度传感器简称LA-sensor。


线性加速度传感器是加速度传感器减去重力影响获取的数据。


单位是m/s^2，坐标系统与加速度传感器相同。


加速度传感器、重力传感器和线性加速度传感器的计算公式如下：


加速度 = 重力 + 线性加速度


 


11 旋转矢量传感器


旋转矢量传感器简称RV-sensor。


旋转矢量代表设备的方向，是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。


RV-sensor输出三个数据：


x*sin(theta/2)


y*sin(theta/2)


z*sin(theta/2)


sin(theta/2)是RV的数量级。


RV的方向与轴旋转的方向相同。


RV的三个数值，与cos(theta/2)组成一个四元组。


RV的数据没有单位，使用的坐标系与加速度相同。


举例：


sensors_event_t.data[0] = x*sin(theta/2)


sensors_event_t.data[1] = y*sin(theta/2)


sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)


sensors_event_t.data[3] =   cos(theta/2)


 


GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出，


需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。


算法一般是传感器公司的私有产权。