android - 传感器 TYPE_ACCELEROMETER/TYPE_MAGNETIC_FIELD 和 TYPE_ORIENTATION 之间的不同值

Question

有 2 种方法可以获取 3 个旋转值(方位角、俯仰角、滚转角)。

一种是注册类型为 TYPE_ORIENTATION 的监听器。这是最简单的方法，我从每次旋转中得到正确的值范围，如文档所述:
方位角:[0, 359]
间距:[-180, 180]
滚动:[-90, 90]

另一个是第一次看到时最精确和最复杂的。 Android 推荐它，所以我想使用它，但我得到了不同的值。

方位角:[-180, 180]。 -180/180 是 S、0 i N、90 E 和 -90 W。
音高:[-90, 90]。 90 是 90，-90 是 -90，0 是 0 但 -180/180(屏幕朝下)是 0。
滚动:[-180, 180]。

我应该得到相同的值但有小数，对吗？

我有以下代码:

aValues = new float[3];
mValues = new float[3];

sensorListener = new SensorEventListener (){
    public void onSensorChanged (SensorEvent event){
        switch (event.sensor.getType ()){
            case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
                aValues = event.values.clone ();
                break;
            case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
                mValues = event.values.clone ();
                break;
        }

        float[] R = new float[16];
        float[] orientationValues = new float[3];

        SensorManager.getRotationMatrix (R, null, aValues, mValues);
        SensorManager.getOrientation (R, orientationValues);

        orientationValues[0] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[0]);
        orientationValues[1] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[1]);
        orientationValues[2] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[2]);

        azimuthText.setText ("azimuth: " + orientationValues[0]);
        pitchText.setText ("pitch: " + orientationValues[1]);
        rollText.setText ("roll: " + orientationValues[2]);
    }

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

请帮忙。这很令人沮丧。

我必须用这些值(value)观来对待还是我做错了什么？

谢谢。

Answer 1

我知道我在这里玩线程死灵法师，但我最近一直在研究这些东西，所以我想我会投入 2 美分。

该设备不包含罗盘或倾角仪，因此它不直接测量方位角、俯仰角或滚转角。 (我们称之为欧拉角，顺便说一句)。相反，它使用加速度计和磁力计，两者都产生 3 空间 XYZ 向量。这些用于计算方位角等值。

向量在设备坐标空间中:



世界坐标 Y 朝北，X 朝东，Z 朝上:



因此，设备的“中性”方向是平放在 table 上，设备顶部朝北。

加速度计产生一个“向上”方向的矢量。磁力计在“北”方向产生一个矢量。 (请注意，在北半球，由于 magnetic dip ，这往往指向下方。)

加速度计矢量和磁力计矢量可以通过 SensorManager.getRotationMatrix() 以数学方式组合，它返回一个 3x3 矩阵，它将设备坐标中的矢量映射到世界坐标，反之亦然。对于处于中间位置的设备，此函数将返回单位矩阵。

该矩阵不随屏幕方向变化。这意味着您的应用程序需要了解方向并相应地进行补偿。

SensorManager.getOrientation() 采用变换矩阵并计算方位角、俯仰角和滚转值。这些是相对于处于中间位置的设备进行的。

我不知道调用这个函数和只使用 TYPE_ORIENTATION 传感器有什么区别，除了这个函数让你先操作矩阵。

如果设备向上倾斜 90° 或接近 90°，那么欧拉角的使用就会失效。这是数学上的退化情况。在这个领域，设备应该如何知道您是在改变方位角还是滚转？

函数 SensorManager.remapCoordinateSystem() 可用于操作变换矩阵以补偿您可能了解的设备方向。但是，我的实验表明，这并不涵盖所有情况，甚至不包括一些常见情况。例如，如果您想为直立的设备重新映射(例如拍照)，您需要将变换矩阵乘以这个矩阵:

1 0 0
0 0 1
0 1 0

在调用 getOrientation() 之前，这不是 remapCoordinateSystem() 支持的方向重映射之一 [如果我在这里遗漏了什么，请有人纠正我]。

好的，所以这一直是一种冗长的说法，如果您使用方向，无论是来自 TYPE_ORIENTATION 传感器还是来自 getOrientation()，您可能都做错了。您真正需要欧拉角的唯一时间是以用户友好的形式显示方向信息、注释照片、驱动飞行仪表显示或类似的东西。

如果您想进行与设备方向相关的计算，则几乎肯定最好使用变换矩阵并使用 XYZ 向量。

作为一名顾问，每当有人向我提出涉及欧拉角的问题时，我都会回过头来问他们真正想要做什么，然后找到一种方法来用向量来做。

回顾您最初的问题， getOrientation() 应返回 [-180 180] [-90 90] 和 [-180 180] 中的三个值(从弧度转换后)。在实践中，我们将方位角视为 [0 360) 中的数字，因此您只需将 360 添加到您收到的任何负数。您的代码看起来是正确的。如果我确切地知道您期望的结果以及您得到的结果，那将会有所帮助。

编辑添加:更多的想法。现代版本的 Android 使用一种叫做“传感器融合”的东西，这基本上意味着所有可用的输入——加速度计、磁力计、陀螺仪——都组合在一个数学黑匣子中(通常是卡尔曼滤波器，但取决于供应商)。所有不同的传感器——加速度、磁场、陀螺仪、重力、线性加速度和方向——都被作为这个黑匣子的输出。

只要有可能，您应该使用 TYPE_GRAVITY 而不是 TYPE_ACCELEROMETER 作为 getRotationMatrix() 的输入。