传感器 Sensor 加速度示例

Posted 2020-08-16

简介

坐标系

x轴：从左到右 
y轴：从下到上 
z轴：从内到外
这个坐标系与android 2D API中的不同，传感器中的返回值都以此坐标系为准。
SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER       1 //加速度
SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD      2 //磁力
SENSOR_TYPE_ORIENTATION         3 //方向
SENSOR_TYPE_GYROSCOPE           4 //陀螺仪
SENSOR_TYPE_LIGHT               5 //光线感应
SENSOR_TYPE_PRESSURE            6 //压力
SENSOR_TYPE_TEMPERATURE         7 //温度
SENSOR_TYPE_PROXIMITY           8 //接近
SENSOR_TYPE_GRAVITY             9 //重力
SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//线性加速度
SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR     11//旋转矢量
API概况
sensor相关API被放到了android.hardware包下，主要使用的类有Sensor、SensorEvent、SensorManager及SensorEventListener接口。 
SensorManager顺其自然的担任起管理的工作，负责注册监听某Sensor的状态；Sensor的数据通过SensorEvent返回。
Sensor： 表示传感器的类，它保存有传感器名称，厂商，版本，精确度等信息
SensorEvent：表示传感器事件，它可以保存传感器的值，传感器类型，时间戳等信息
SensorEventListener：用于接收传感器来自SensorManager的通知，当传感器发生变化时，它包含两个回调函数
SensorManager：SensorManager让你可以访问手机的全部传感器
SensorListener：已废除
注意：应当始终保证在不需要使用传感器的时候禁用传感器，特别是当你的activity【暂停】的时候。没有这样做将会导致电池只能使用很少几个小时。记住，系统不会在屏幕关闭的时候自动禁用传感器。
延迟时间的精密度参数如下：
SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST     0ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME        20ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_UI              60ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL   200ms
因为感应检测Sensor的服务是否频繁和快慢都与电池参量的消耗有关，同时也会影响处理的效率，所以兼顾到消耗电池和处理效率的平衡，需要根据应用系统的需求来做适当的设置。

加速度

加速度传感器的背景
这里的加速度特指重力加速度，所以在【静止时】重力传感器的返回值与加速度传感器值相同。
地表上静止物体的重力加速度约为9.8 m/s^2.
借用SensorManager中的常量：
public static final float STANDARD_GRAVITY = 9.80665F;

我们可以借助三轴上的值来确定设备的状态，比如：
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；当x轴的值接近重力加速度时，说明设备的左边朝下。
将手机向右倾斜，x轴为负值；当x轴的值接近负的g值时，说明设备的右边朝下。
将手机向上倾斜，y轴为负值；当y轴的值接近负的g值时，说明设备的上边朝下。
将手机向下倾斜，y轴为正值；当y轴的值接近g值时，说明设备的下边超下。

地磁

磁场传感器主要读取的是磁场的变化，通过该传感器便可开发出指南针、罗盘等磁场应用。
该传感器读取的数据同样是空间坐标系三个方向的磁场值，其数据单位为?T。
磁场传感器可以用来检测磁场大小，和加速度传感器一样，有x、y、z轴三个方向，单位为uT（microteslas），即微特斯拉。
磁场传感器也称为compass（指南针），在uses-feature中使用Android.hardware.sensor.compass作为其名字。
可以拿着手机到处测测，在电器附近不同位置，值还是相差巨大的。
不过单看磁场数值其实也看不出所以然。

方向

安卓平台提供了2个传感器用于让我们判断设备的位置，分别是【地磁场传感器】和【方向传感器】。关于Orientation Sensor在官方文档中的概述里有这样一句话：
The orientation sensor is software-based and derives its data from the accelerometer and the geomagnetic field sensor. 方向传感器是基于软件的，并且它的数据是通过【加速度传感器】和【磁场传感器】共同获得的。

第一个元素azimuth，【z轴旋转角度】，手机由水平正北放置时开始顺时针旋转，z的值变化情况为0~360/0；表示指向地心的【方位角】
第二个元素pitch，【x轴旋转角度】，手机由水平正北放置时开始顺时针旋转，x的值变化情况为0~-180/180~0；表示前后旋转的【仰俯角】
第三个元素roll，【y轴旋转角度】，手机由水平正北放置时开始顺时针旋转，y的值变化情况为0~90~0~-90~0；表示左右旋转的【翻转角】
一定要清楚，上面的值都是【旋转】角度，上面的总结是没有错的，如果你觉得错了，那就是没有理解【旋转】的意思。
当手机顶部指向正北方时，方向值为0；顶部指向正东方时，方向值为90；顶部指向正南方时，方向值为180；顶部指向正西方时，方向值为270。

磁场+加速度代替方向传感器

在最新版的SDK中，使用Orientation传感器会看到这么一句话“This constant is deprecated. use SensorManager.getOrientation() instead. ”
即这种方式已过期，不建议使用！Google建议我们在应用程序中使用SensorManager.getOrientation()来获得原始数据。
public static float[] getOrientation (float[] R, float[] values)
第一个参数是R[] 是一个旋转矩阵，用来保存磁场和加速度的数据，可以理解为这个函数的传入值，通过它这个函数给你求出方位角。
第二个参数就是这个函数的输出了，他有函数自动为我们填充，这就是我们想要的。
输出值values各个元素的含义
values[0]  ：方向角，但用（磁场+加速度）得到的数据范围是（-180～180）,也就是说，0表示正北，90表示正东，180/-180表示正南，-90表示正西。而直接通过方向感应器数据范围是（0～359）360/0表示正北，90表示正东，180表示正南，270表示正西。
values[1]  pitch 倾斜角，即由静止状态开始，前后翻转，手机顶部往上抬起（0~-90），手机尾部往上抬起（0~90）
values[2]  roll 旋转角，即由静止状态开始，左右翻转，手机左侧抬起（0~90）,手机右侧抬起（0~-90）
现在问题是这个R[]怎么获取，其实他是通过函数getRotationMatrix得到的。
看看getRotationMatrix的定义：
public static boolean getRotationMatrix (float[] R, float[] I, float[] gravity, float[] geomagnetic)
第一个就是我们需要填充的R数组，大小是9
第二个是一个转换矩阵，将磁场数据转换进实际的重力坐标中，一般默认情况下可以设置为null
第三个是一个大小为3的数组，表示从加速度感应器获取来的数据，在onSensorChanged中
第四个是一个大小为3的数组，表示从磁场感应器获取来的数据，在onSensorChanged中

加速度示例

public class AccelerometerActivity extends ListActivity implements SensorEventListener {
    private TextView tv_info;
    private SensorManager sm;//传感器管理器
    private Vibrator vibrator;//震动
    private long lastTime = System.currentTimeMillis();
    private static final int UPTATE_INTERVAL_TIME = 3500;// 两次检测的时间间隔  
    private static final float MEDUMVALUE = SensorManager.STANDARD_GRAVITY + 8.5f;//标准值为9.80665
    private static final float SENSEVALUE = SensorManager.STANDARD_GRAVITY - 0.5f;
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        String[] array = { "注册，摇一摇，检测手机屏幕方向", "取消注册", };
        tv_info = new TextView(this);
        tv_info.setTextColor(Color.BLUE);
        tv_info.setTextSize(TypedValue.COMPLEX_UNIT_SP, 16);
        tv_info.setPadding(20, 10, 20, 10);
        getListView().addFooterView(tv_info);
        setListAdapter(new ArrayAdapter<String>(this, android.R.layout.simple_list_item_1, new ArrayList<String>(Arrays.asList(array))));
        sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
        vibrator = (Vibrator) getSystemService(VIBRATOR_SERVICE);//权限【android.permission.VIBRATE】
    }
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        if (sm != null) sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
    }
    protected void onPause() {//保证在不需要使用传感器的时候禁用传感器
        super.onPause();
        if (sm != null) sm.unregisterListener(this);
    }
    @Override
    protected void onListItemClick(ListView l, View v, int position, long id) {
        switch (position) {
        case 0:
            if (sm != null) sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);//设置获取传感器信息的频率
            break;
        case 1://Accelerometer 加速度传感器，32
            if (sm != null) sm.unregisterListener(this);
            break;
        }
    }
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {//在感应检测到Sensor的值有变化时会被调用到
        //实时检测，震动
        if (Math.abs(event.values[0]) > MEDUMVALUE || Math.abs(event.values[1]) > MEDUMVALUE || Math.abs(event.values[2]) > MEDUMVALUE) vibrator.vibrate(200);
        //抽样检测
        if (System.currentTimeMillis() - lastTime < UPTATE_INTERVAL_TIME) return;
        lastTime = System.currentTimeMillis();// 现在的时间变成last时间
        tv_info.setText("传感器类型 " + event.sensor.getName() + "\\n时间戳 " + event.timestamp + "\\n精度 " + event.accuracy + //
                "\\nx轴方向的值，右侧向上时为正 " + event.values[0] + "\\ny轴方向的值，前侧向上时为正 " + event.values[1] + "\\nz轴方向的值，屏幕向上时为正 " + event.values[2]);
        //检测手机屏幕方向
        if (event.values[0] > SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝左，重力指向设备左边", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        else if (event.values[0] < -SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝右，重力指向设备右边", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        else if (event.values[1] > SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝前，重力指向设备下边", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        else if (event.values[1] < -SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝后，重力指向设备上边", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        else if (event.values[2] > SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝上", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        else if (event.values[2] < -SENSEVALUE) Toast.makeText(this, "屏幕朝下", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor paramSensor, int paramInt) {//在感应检测到Sensor的精密度有变化时被调用到
    }
}

方向示例

public class OrientationActivity2 extends Activity implements SensorEventListener {
    private TextView tv_info;
    private TextView tv_orientation;
    private ImageView iv;
    private SensorManager sm;//传感器管理器
    private float[] accelValues = new float[3];
    private float[] magValues = new float[3];
    private long lastTime = System.currentTimeMillis();
    private static final int UPTATE_INTERVAL_TIME = 500;// 两次检测的时间间隔  
    private float lastRotateDegree;
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        tv_info = (TextView) findViewById(R.id.tv_info);
        tv_orientation = (TextView) findViewById(R.id.tv_orientation);
        iv = (ImageView) findViewById(R.id.iv);
        sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
    }
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        if (sm != null) {
            sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
            sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
        }
    }
    protected void onPause() {//保证在不需要使用传感器的时候禁用传感器
        super.onPause();
        if (sm != null) sm.unregisterListener(this);
    }
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        switch (event.sensor.getType()) {
        case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
            accelValues = event.values;
            break;
        case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
            magValues = event.values;
            break;
        }
        tv_info.setText("传感器类型 " + event.sensor.getName() + "\\n获取到的值\\n" + event.values[0] + "\\n" + event.values[1] + "\\n" + event.values[2]);
        if (System.currentTimeMillis() - lastTime < UPTATE_INTERVAL_TIME) return;
        lastTime = System.currentTimeMillis();// 现在的时间变成last时间
        calculateOrientation();
    }
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor paramSensor, int paramInt) {
    }
    private void calculateOrientation() {
        float[] R = new float[9];//旋转数组
        float[] values = new float[3];//模拟方向传感器的数据
        //要填充的旋转数组；将磁场数据转换进实际的重力坐标中，一般默认情况下可以设置为null；加速度传感器数据；地磁传感器数据 
        SensorManager.getRotationMatrix(R, null, accelValues, magValues);
        SensorManager.getOrientation(R, values);
        //将弧度转化为角度后输出  
        tv_orientation.setText("角度\\n");
        for (float value : values) {
            value = (float) Math.toDegrees(value);
            tv_orientation.append(value + "\\n");
        }
        float value = -(float) Math.toDegrees(values[0]);
        if (Math.abs(value - lastRotateDegree) > 1) {
            //旋转补间动画
            RotateAnimation animation = new RotateAnimation(lastRotateDegree, value, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f);
            animation.setFillAfter(true);
            iv.startAnimation(animation);
            lastRotateDegree = value;
        }
        value = -value;
        if (value >= -10 && value < 10) {
            tv_orientation.append("正北");
        } else if (value >= 10 && value < 80) {
            tv_orientation.append("东北");
        } else if (value >= 80 && value <= 100) {
            tv_orientation.append("正东");
        } else if (value >= 100 && value < 170) {
            tv_orientation.append("东南");
        } else if ((value >= 170 && value <= 180) || (value) >= -180 && value < -170) {
            tv_orientation.append("正南");
        } else if (value >= -170 && value < -100) {
            tv_orientation.append("西南");
        } else if (value >= -100 && value < -80) {
            tv_orientation.append("正西");
        } else if (value >= -80 && value < -10) {
            tv_orientation.append("西北");
        }
    }
}

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