Android传感器学习三---Position Sensor

Android平台提供了两种用于判断设备位置的传感器：地磁场传感器和方向传感器。Android平台还提供一种判断设备的面板是否接近一个对象的传感器（即距离传感器）。地磁场传感器和距离传感器是基于硬件的。大多数手持设备和平板电脑制造商都在其设备中包含了一个地磁场传感器。同样手持设备制造商也他们的设备中包含一个距离传感器，用于判断手持设备是否靠近人脸（如，在电话呼叫期间）。方向传感器是基于软件的，并且要从加速度传感器和地磁场传感器来获取数据。

注意：方向传感器在Android2.2（API Level 8）中被废弃。

对于判断设备在全球参照系中的物理位置，位置传感器是有益的。例如，使用地磁场传感器跟加速度传感器的组合来判断设备相对于磁场北极的位置。也能够使用方向传感器（或类似于基于传感器的方位方法）来判断设备在你的应用程序的参照系统中的位置。通常，位置传感器不用于监视设备的移动或手势，如振动、倾斜或推动（更多的信息，请看Motion Sensors）。

地磁场传感器和方向传感器用SensorEvent来返回传感器值的多维数组。例如，在一个单独的传感器事件期间，方向传感器的三个坐标中每一个都提供了地磁场的强度值。同样，方向传感器在一个传感器事件期间提供了方位角（旋角）、倾斜度和晃动值。关于传感器所使用的坐标系统的更多信息，请看“传感器器坐标系统”。距离传感器在每个传感器事件中提供一个单值。表1概要的介绍了Android平台所支持的位置传感器。

表1.Android平台所支持的位置传感器

传感器	传感器事件数据	描述	测量的单位
TYPE_MAGNETIC_FIELD	SensorEvent.values[0]	X轴地磁场强度	μT
	SensorEvent.values[1]	Y轴地磁场强度
	SensorEvent.values[2]	Z轴地磁场强度
TYPE_ORIENTATION1	SensorEvent.values[0]	方位角（围绕Z轴的角度）	角度
	SensorEvent.values[1]	倾斜度（围绕X轴的角度）
	SensorEvent.values[2]	幅度（围绕Y轴的角度
TYPE_PROXIMITY	SensorEvent.values[0]	与对象间的距离。2	cm（厘米）

¹这种传感器在Android2.2（API Level 8）中被废弃。传感器框架提供获取设备方向的替代方法，在使用方向传感器一节会讨论替代的方法。

²某些距离传感器只提供接近和远离的二进制数据。

使用方向传感器

方向传感器会相对与地球参照系来监视设备的位置（特别是北极）。以下代码显示了如何获取默认的方向传感器的实例：

private SensorManager mSensorManager;

private Sensor mSensor;

...

mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

通过使用设备的地磁场传感器跟加速度传感器的组合来获取方向传感器的数据。使用这两个硬件传感器，方向传感器能够提供以下三个维度的数据：

1.  方位角（围绕Z轴的旋转角度）。这是被和设备Y轴之间的角度。例如，如果设备的Y轴方向与北极一致，这该值是0，如果设备的Y轴指向南方，则该值是180。同样，当Y轴指向东方时，该值是90；指向西方时，该值是270。

2.  倾斜角（围绕X轴的旋转角度）。当正方向的Z轴向着正向的Y轴旋转时，该值是正值，当正方向的Z轴向着负方向的Y轴旋转时，该值是负值。它的取值范围是180度到-180度之间。

3.  转角（围绕Y轴旋转的角度）。当正方向的Z轴向着正向的X轴旋转时，该值是正值，当正方向的Z轴向着负方向的X轴旋转时，该值是负值。它的取值范围是90度到-90度之间。

这种定义有别与航空领域的偏航、倾斜和滚动，飞行器的X轴是飞机的长边（从尾部到头部）。另外，由于历史原因，顺时针方向的转角是正值（从数学的角度，逆时针方向应该是正值）。

方向传感器通过处理来自加速度传感器和地磁场传感器的原始数据来获取它的数据。因为要涉及到重力处理，所以方向传感器的精度和准确度会受到影响（特别是，这种传感器只在转角部分是0的时候才是可信赖的）。因为这种原因，在Android2.2（API Level 8）中弃用了这种传感器。使用来自方向传感器的原始数据来替代，我们推荐使用getRotationMatrix()方法跟getOrientation()方法相结合来计算方向值。你还能够使用remapCoordinateSystem()方法把方向值转换成你的应用程序的参照坐标系。

以下代码示例演示了如何从方向传感器中直接获取数据。我们只在忽略设备转角的前提下，才推荐使用这种方法：

publicclassSensorActivityextendsActivityimplementsSensorEventListener{

  privateSensorManager mSensorManager;

  privateSensor mOrientation;

  @Override

  publicvoid onCreate(Bundle savedInstanceState){

    super.onCreate(savedInstanceState);

    setContentView(R.layout.main);

    mSensorManager =(SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

    mOrientation = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

  }

  @Override

  publicvoid onAccuracyChanged(Sensor sensor,int accuracy){

    // Do something here if sensor accuracy changes.

    // You must implement this callback in your code.

  }

  @Override

  protectedvoid onResume(){

    super.onResume();

    mSensorManager.registerListener(this, mOrientation,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

  }

  @Override

  protectedvoid onPause(){

    super.onPause();

    mSensorManager.unregisterListener(this);

  }

  @Override

  publicvoid onSensorChanged(SensorEventevent){

    float azimuth_angle =event.values[0];

    float pitch_angle =event.values[1];

    float roll_angle =event.values[2];

    // Do something with these orientation angles.

  }

}

通常，除了把该传感器的坐标系统转换成你应用程序的坐标系统之外，你不需要对来自方向传感器的原始数据进行任何的处理或过滤。Accelerometer Play示例程序演示如何把加速度传感器的数据转换到另外的一个坐标系统中。这与方向传感器所使用的技术是类似的，你可以参照这个示例程序。

使用地磁场传感器

地磁场传感器让你能够监视地球磁场的变化。下列代码显示了如何获取默认地磁场传感器实例：

private SensorManager mSensorManager;

private Sensor mSensor;

...

mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);

传感器分别提供三个坐标轴方向的原始磁场强度数据（以μT为单位）。通常，你不需要直接使用这种传感器。相反，你能够使用旋转矢量传感器来判断原始的旋转运动，或者使用加速度传感器和地磁场传感器跟getRotationMatrix()方法的组合来获取旋转矩阵和倾斜矩阵。然后使用这些矩阵和getOrientation()和getInclination()方法来获取方位角和磁场倾角数据。

使用距离传感器

距离传感器会让你判断一个对象距离设备有多远。下列代码显示了如何获取默认的距离传感器的实例：

private SensorManager mSensorManager;

private Sensor mSensor;

...

mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);

通常，距离传感器用于判断人的头部距离手持设备面板有多远（例如，用户拨打或接听电话时）。大多数距离传感器会返回一个绝对距离（以厘米cm为单位），但是某些只返回接近和远离的值。下列代码显示了如何使用距离传感器：

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {

  private SensorManager mSensorManager;

  private Sensor mProximity;

 

  @Override

  public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

    super.onCreate(savedInstanceState);

    setContentView(R.layout.main);

 

    // Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of

    // a particular sensor.

    mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

    mProximity = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);

  }

 

  @Override

  public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {

    // Do something here if sensor accuracy changes.

  }

 

  @Override

  public final void onSensorChanged(SensorEvent event) {

    float distance = event.values[0];

    // Do something with this sensor data.

  }

 

  @Override

  protected void onResume() {

    // Register a listener for the sensor.

    super.onResume();

    mSensorManager.registerListener(this, mProximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

  }

 

  @Override

  protected void onPause() {

    // Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.

    super.onPause();

    mSensorManager.unregisterListener(this);

  }

}

注意：某些距离传感器返回代表“接近”或“远离”的二进制值。在这个实例中，通常传感器在“远离”状态中报告最大范围的值，在“接近”状态中报告较小的值。典型的远离值是>5cm，但不同的传感器也会有所不同。通过使用getMaximumRange()方法来判断传感器的最大范围。