Android Sensors (5) 运动传感器 Motion Sensors

运动传感器 Motion Sensors

　　Android平台提供了一些监控设备运动的传感器。

　　运动传感器中有两个永远是基于硬件的，即加速度计和陀螺仪（accelerometer and gyroscope）。

　　运动传感器中有三个是既可以基于硬件又可以基于软件的，即重力感应器、线性加速度计、旋转向量传感器。

　　运动传感器用来监测设备的运动，比如倾斜，震动，旋转或摇摆（tilt, shake, rotation, or swing）。

 

运动传感器的返回值

　　所有的运动传感器都返回一个多维的向量值，保存在SensorEvent的values数组中。

　　参见链接：http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_motion.html

加速度计Accelerometer

　　加速度传感器测量作用于设备的加速度A_d:

 　　A_d = -∑F_s / mass

　　公式中是施加于设备的外力之和和设备质量的比值。

 

　　但是，重力加速度会影响这个公式：

　　A_d = -g -∑F / mass

 

　　我的理解是：Ad是设备的实际加速度（我们想知道的值），而加速度的读数是一个受到了重力影响的读数。即A_d+9.81；

　　比如，把设备静止地平放在桌面上，这时，A_d是零；加速度计的读数大小是重力加速度的数值g = 9.81 m/s²。这个常量值的大小可以用STANDARD_GRAVITY来表示。

　　而当设备自由落体时，它以9.81 m/s²的加速度向地面运动，A_d为-9.81 m/s²，这时加速度计的读数应该是0。

 

坐标系的设置

　　当把设备平放在桌面上，以它的自然方向放置：

　　如果你从设备左边推它，它往右移，这时它的X加速度值是正的；

　　如果你从设备下方推它，它将朝着远离你的方向移动，这时它的Y加速度值是正的；

　　如果你把设备以A m/s²的加速度推向天空，Z轴的加速度值应当等于A + 9.81，（which corresponds to the acceleration of the device (+A m/s2) minus the force of gravity (-9.81 m/s2)）。

 

重力传感器Gravity Sensor

　　重力传感器测量的是重力值在三个方向上的大小。

　　重力传感器和加速度传感器的单位一样m/s²，并且它们使用的坐标系也一样。

　　当设备静止时，重力传感器的输出和加速度传感器的输出是完全一致的。

 

陀螺仪Gyroscope

　　陀螺仪测量的是设备绕三个轴向的旋转速度，单位是rad/s。

　　所使用的坐标系统仍然和加速度计的一样。

　　旋转的值在逆时针方向为正，即，如果一个观察者从某个轴的正向某点向原点看，如果观察到的旋转是逆时针的，则是一个正值的旋转。这是一个关于旋转方向的标准的数学定义，注意，这个和方向传感器所用的定义不同。

　　陀螺仪的输出需要对时间积分来计算。有一个例子见：http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_motion.html

 

　　标准的陀螺仪提供原始的旋转数据，对噪声和漂移没有过滤和校正。

　　实际运用时，陀螺仪的噪声和漂移会引入错误，所以需要被补偿。通常可以通过其他传感器（重力传感器或加速度计）来检测噪声和漂移。

 

线性加速度计Linear Accelerometer

　　线性加速度计提供了沿着每个轴的加速度值，并且是排除了重力的值。

　　即：linear acceleration = acceleration - acceleration due to gravity

　　它所使用的单位和坐标系都和加速度计相同。

　　线性加速度计有一个偏移值（offset），你需要移除这个偏移值，比较简单的方法是在你的应用一开始设置一个标定步骤：让用户把设备放在桌子上，然后读出三个轴的offset值，之后，在从线性加速度计中读数的时候减去这个offset值，就可以得到实际的线性加速度值。

 

旋转向量传感器Rotation Vector Sensor

　　旋转向量用一个角度和轴向的组合来表达设备的方向信息。比如，设备绕着某一个轴向旋转了一个角度 θ。

　　旋转向量的三个元素的值如下：

　　x*sin(θ/2)

　　y*sin(θ/2)

　　z*sin(θ/2)

　　rotation vector的大小是sin(θ/2)，方向是它的旋转轴向。

　　旋转向量没有单位。

　　X轴指向东，Y轴指向北，Z轴与地面垂直，指向天空。

 

参考资料

　　API Guides：Motion Sensors

　　http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_motion.html

　　另，今天的标题设置（圆角div）参见：http://www.cnblogs.com/mslove/archive/2009/03/24/1420703.html　

　　起因就是看见人家博客（http://www.cnblogs.com/TerryBlog/archive/2013/03/13/2957158.html）里这样设置很好看。