iPhone - 核心运动旋转率

Posted 2023-03-05

【中文标题】iPhone - 核心运动旋转率

【英文标题】：iPhone - core motion rotationRate

【发布时间】：2011-02-20 21:04:11

【问题描述】：

仅使用 Core Motion 或 Gyroscope 的 rotationRate 属性是否可以提取设备旋转了多少弧度（或度数，如果您愿意）？

我尝试对 Core Motion 数据进行定时采样，例如，每秒采样 5 次，因此我知道每次读数之间有 0.2 秒。然后，如果从一次读取到另一次读取的旋转速率为每秒 0.5 弧度，理论上我可以将其除以 5，现在就知道自上次以来设备旋转了多少弧度。

这似乎合乎逻辑，但结果与现实无关。将设备旋转 90 度会产生结果，告诉我设备旋转了 100 倍。

是否可以仅通过查看rotationRate 来提取设备旋转了多少？

我错过了什么？

【问题讨论】：

度数 - 弧度？根据设备方向的直角？

什么意思？我不在乎它是弧度还是度数。我只想知道设备在每个轴上旋转了多少度。使用 Yaw，俯仰和滚动并不好，因为俯仰只是在 -Pi 到 Pi 之间变化。所以，我想看看我是否可以从这个rotationRate中提取3轴的相对旋转......

我碰巧注意到这与您之前提出的问题非常相似。您不使用 CMAttitude 的 Euler Angles 的原因是因为“音高只是从 -Pi 到 Pi 变化”？

不，这是因为我收到了疯狂的值，我想尝试一种不同的方法，以查看这些值是否更精确。

【参考方案1】：

需要比评论更多的空间；-) ios 以弧度检索所有数据，如果您的其他计算正确，我认为它可能是以弧度测量的角度。

一般来说，您的方法似乎没问题：获取每个信号的角速度，将其乘以时间增量，您将获得此时间范围内的角度增量。然后将所有角度相加，结果应该是以弧度为单位的覆盖距离。角度 phi 是角速度 omega 在经过时间上的积分，并且对于陀螺仪的数据（不适用于加速度计），使用梯形规则（即如上所述）进行数值积分是可以的。

一般而言，我建议使用核心运动传递的时间戳，而不是 Apple 推荐的定义周期 (1/5)，因为设备运动数据的传递频率通常低于预期（参见 What is the official iPhone 4 maximum gyroscope data update frequency and 或Push method for core motion and frequency of Accelerometer/Gyroscope Data。

此外，您应该采用更高的频率以避免数值积分出现错误。

[从 cmets 部分更新：]

如果您有兴趣通过扩展的辛普森规则进行集成，我推荐paper（仅限德语​​，第 173 页）和An Extension to Newton-Cotes Formulae。从现有项目中提取的一些示例代码 sn-p 可以在此处找到：DevicePosition.m 请注意，它可能无法编译，没有保修，因为...您从其他网站知道这一点;-)

一个将传感器输入显示为 iPhone 图形的免费应用程序：Sensor Monitor

【讨论】：

谢谢。我尝试过使用官方时间戳，但最大的问题是这个。我的方法就是这样做的。当它开始时，它会读取初始姿态并计算设备旋转。假设 iphone 处于静止状态，读取的角度为 0 度。然后我将它旋转 180 度。当它旋转时，例程会这样做：读取时间戳（当前和最后一个）之间的差异 - 让我们调用这个增量，读取rotationRate，将它除以增量。所以现在它知道自上次以来它旋转了多少......继续

如果我将设备在一个轴上旋转 180 度并返回到原始位置，所有增量的总和应该为零，但不是。报告为零的原始位置现在报告不正确...例如，180 度旋转报告为或多或少 150 度...

啊，“除以 delta”？速率*时间=角度。速度/时间=加速度。对不起，我误读了你的问题（你已经说过了），并假设 1/5 秒作为时间增量相乘。可能就是这样:)

对不起，我的错误，我的意思是乘以 delta。不幸的是，我乘以 delta 并且对于真正的 180 度旋转，范围报告为或多或少 150 度，并且每次旋转时，都会报告不同的角度。我将继续尝试寻找方法。谢谢。

我在这个过程中发现，当旋转很小时，你不能相信rotationRate 作为旋转方向的指示。理论上，rotationRates 在逆时针旋转时带有一个加号，在顺时针旋转时带有一个减号（右手法则）。但当旋转较小时，即使使用 Core Motion 无偏数据，情况也并非如此。