java - Android 获取相对于地平线的角度

Question

我一直在尝试获取 Android 设备(我假设设备背面与地面平行)相对于地平线的角度。我一直在使用旋转 vector 传感器，但我得到的值太模糊而无法使用。

例如，当我将设备向右倾斜(从上述位置开始，其他方向几乎没有倾斜)时，我会得到以下值:

X = 0.4
Y = -0.4
Z = -0.06

对于类似的测试(例如向左倾斜、倾斜使手机顶部朝下/朝上)，我得到的结果同样令人困惑。

要非常具体地说明我的期望:我预计我会看到一个轴发生重大变化(因为我只在一个轴上旋转)，而其他轴上的变化很小甚至没有变化。这样，我可以判断一个人是否向左、向右、向上、向下倾斜，或者组合倾斜(例如，右/下、左/上等)。有了这些值，我几乎不可能确定这些数据。

我用 math 标签标记了这个问题，因为我可能需要使用旋转 vector 矩阵或进行一些其他数学转换才能获取我需要的格式的值如果是这样的话，我希望得到关于我需要什么算法/公式的指导，因此需要标签。

如果您想亲自测试一下，下面是我的原型(prototype)代码(这是在运行 Android 5.0.1 的 Nexus 5 上运行的):

MainActivity.xml:

<TextView
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
    android:id="@+id/xAxis"
    android:text="Medium Text"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content" />

<TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
    android:text="Medium Text"
    android:id="@+id/yAxis"
    android:layout_gravity="center" />
<TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
    android:text="Medium Text"
    android:id="@+id/zAxis"
    android:layout_gravity="center" />
<TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:id="@+id/dir"/>
<Button
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:id="@+id/calibrate"
    android:text="Calibrate"/>

</LinearLayout>

MainActivity.java:

包 com.example.rotationvectortest;

import android.app.Activity;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

import java.text.DecimalFormat;


public class MainActivity extends Activity implements SensorEventListener     {

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
private TextView xAxisView;
private TextView yAxisView;
private TextView zAxisView;
private TextView mDir;
private Button mCalibrate;

float x = 0;
float y = 0;
float z = 0;

boolean cal = false;


@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    xAxisView = (TextView) findViewById(R.id.xAxis);
    yAxisView = (TextView) findViewById(R.id.yAxis);
    zAxisView = (TextView) findViewById(R.id.zAxis);
    mDir = (TextView) findViewById(R.id.dir);
    mCalibrate = (Button) findViewById(R.id.calibrate);
    mCalibrate.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            cal = true;
        }
    });
    xAxisView.setText("X = 0.0");
    yAxisView.setText("Y = 0.0");
    zAxisView.setText("Z = 0.0");
    sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
    sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR);
    sensorManager.registerListener(this, sensor, 50000);

}


@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
    // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
    getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_main, menu);
    return true;
}

@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
    // Handle action bar item clicks here. The action bar will
    // automatically handle clicks on the Home/Up button, so long
    // as you specify a parent activity in AndroidManifest.xml.
    int id = item.getItemId();

    //noinspection SimplifiableIfStatement
    if (id == R.id.action_settings) {
        return true;
    }

    return super.onOptionsItemSelected(item);
}

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {

    if (cal) {
        x = event.values[0];
        y = event.values[1];
        z = event.values[2];
        cal = false;
    }

    DecimalFormat format = new DecimalFormat("#.##");
    xAxisView.setText("X = " + format.format(event.values[0] - x));
    yAxisView.setText("Y = " + format.format(event.values[1] - y));
    zAxisView.setText("Z = " + format.format(event.values[2] - z));

}

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

}
}

AndroidManifest.xml:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.example.rotationvectortest" >
<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@drawable/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:theme="@style/AppTheme" >
    <activity
        android:name=".MainActivity"
        android:label="@string/app_name"
        android:screenOrientation="portrait">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
    </activity>
</application>

</manifest>

Answer 1

因此，您从旋转 vector 获得的值是基于内部坐标的，并且在理解设备相对于地面(或世界上其他固定点)的角度时基本上没有用。

如果您在 SensorManager 的 getRotationMatrixFromVector() 调用中传递旋转 vector ​​传感器提供的数据，则前三个值是方位角、俯仰角和俯仰角。设备的滚动(即分别在 x、y 和 z 轴上的角度)。