在没有 GPS 的情况下获取设备移动方向

Posted 2023-03-05

【中文标题】在没有 GPS 的情况下获取设备移动方向

【英文标题】：Get Device Moving Direction without GPS

【发布时间】：2014-11-25 21:40:12

【问题描述】：

当设备移动到绝对坐标方向（例如移动到 +x 或 -x）时，我可以检测到哪个传感器。

我需要准确的数据，所以我不能使用GPS。

完整的任务是使用 android 设备传感器进行绘图（在计算机中），这部分任务对我来说是未知的。

【问题讨论】：

为此我建议使用gyro mouse。我能想到的所有其他解决方案都会更糟糕，实施起来也更复杂。

@Ali 谢谢，但那是在 iphone 中，你是否也建议我选择 Edward Falk 的第一部分解释（在 Android 中）？

陀螺鼠标是3行代码，与设备无关。请原谅我没有查找相应的Android API。我建议使用陀螺鼠标，假设我正确理解了您的真正目标（“完整的任务是使用 android 设备（在计算机中）绘制绘图”）。

那么“3行代码”在哪里？

阅读我链接的答案；观看我在回答中提到的视频。如果您仍有问题，请发布一个新的更具体的问题。

【参考方案1】：

我对你在问什么有点困惑。你想把一个设备放在你的口袋里走动，并在你走过的每个地方画一个情节吗？或者您想像 3-d 鼠标一样在手中挥动设备进行绘画？

对于后者，参见上面阿里的建议。如果你想做运动跟踪，我可以告诉你：

您可以轻松地使用加速度计（或重力，如果有）加上磁力计与SensorManager.getRotationMatrix() 结合使用来了解设备面向的方向。

事实上，ROTATION 传感器为您完成了所有这些工作。您只需要足够的数学来将四元数转换为变换矩阵；这很容易。

（如果您正在尝试实现陀螺鼠标，您可以在此处停止阅读。）

然后您可以使用线性加速度传感器来确定设备移动的方向。这将是一种穷人的惯性导航系统。但这假设当您启动应用程序时设备处于静止状态，并且传感器确实足够精确，可以执行您想要的操作。

加速度将为您提供设备坐标中的矢量。将该向量乘以从 ROTATION 传感器或 SensorManager.getRotationMatrix() 获得的矩阵，以获得世界坐标中的加速度向量。然后随着时间的推移整合该向量以获得速度向量，然后随着时间的推移整合 that 矢量以获得自启动应用程序以来移动的距离和方向。

错误会迅速累积。在开始返回完全废话之前，该算法最多可能只好几分钟。您可以调整应用程序以检测设备何时不再移动，并利用该机会将速度矢量重置为零。

坦率地说，这是一个非常难以解决的问题。如果您解决了它，可能会有博士学位或至少有几篇论文。搜索术语“室内导航”以获取更多参考。

但请记住，如果没有某种定位服务（网络或 gps），真的无法确定设备移动的方向或位置。

我的理解是，所有现有的室内导航算法都依赖于偶尔获得 GPS 定位，或者通过了解正在导航的室内空间的布局并将其用作线索，或者通过了解附近 WiFi 发射器的位置并使用它们的信号生成修复的优势。

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说真的，除非您在这里谈论非常小的距离，否则 GPS 是您最好的选择。

【讨论】：

哦，还有一点：真北和磁北是有区别的。您需要地磁坐标来了解调整航向以补偿磁偏差的程度。我相信有一个 Android 类可以做到这一点。

在这种情况下，您可能希望接收 ROTATION 传感器并将四元数转换为变换矩阵。这很容易做到；谷歌一下。

你的意思是ORIENTATION传感器吗？我会google，希望能找到，如果你知道任何教程或资源请给链接，谢谢

ORIENTATOION 传感器被弃用是有充分理由的。当接近垂直时，它会分崩离析（退化状态）。您最好的方法是使用 ROTATION 传感器，它返回一个四元数。将四元数转换为 3x3 变换矩阵相当容易。

【参考方案2】：

从 Android API 级别 24 开始，有一个名为 TYPE_POSE_6DOF 的传感器。在支持此功能的手机上，它将使用传感器和摄像头跟踪来提供 3D 空间中的相对和绝对旋转和位置。 https://developer.android.com/reference/android/hardware/Sensor#TYPE_POSE_6DOF https://developer.android.com/reference/android/hardware/SensorEvent#values

另一个选项可能是使用 ARCore，它会为相机姿势提供类似的值。 https://developers.google.com/ar/reference/java/arcore/reference/com/google/ar/core/Pose

最后，本视频对 Android 传感器（ARCore 之前）进行了很好的概述。具体来说，23:23 左右的部分解释了为什么对加速度计力进行双积分不能提供有用的位置表示。 https://www.youtube.com/watch?v=C7JQ7Rpwn2k

（如果有人想知道，我刚刚尝试为我正在从事的一个项目对加速度计进行双积分，但是当设备恢复静止时，我一直得到非零速度，这导致了显着漂移位置值，甚至超过 1 秒。）