• 【转】磁场传感器和方位(上)


    http://blog.csdn.net/flowingflying/article/details/43233315

    磁场传感器(Magnetic Field Sensors)

    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)。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。说实在的,单看磁场数值也看不出所以然。

    说个故事,单位部门调整,一拨同事到10楼,这是上下移动实验室的夹层,下面是移动网络(有4G小基站)实验室。一听要挪过去,各个忧心忡忡,这辐射如何办?按秘书的说法,怎么办,凉拌。正好玩磁场传感器,虽然magnetic不是electromagnetic,电场、磁场相互作用,在具体的都还给老师了。手头上也没有什么能够进行测试的,就用磁场传感器测一测。这种事情多半都是自己吓自己,智能手机将成为摸金校尉的必备工具。

    下面是小例子代码片段:

    public class MagneticFieldSensorActivity extends Activity implements SensorEventListener{
        ...... 
       @Override 
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
            ...... 
            sensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE); 
            sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);       
        } 

        ...... //注册和注销磁场传感器监听器 

        private int count = 1; 
        @Override 
        public void onSensorChanged(SensorEvent event) { 
            if( count++ == 20){ //磁场传感器很敏感,每20个变化,显示一次数值
                double value = Math.sqrt(event.values[0]*event.values[0] + event.values[1]*event.values[1]
                        +event.values[2]*event.values[2]); 
                String str = String.format("X:%8.4f , Y:%8.4f , Z:%8.4f 总值为:%8.4f",
                        event.values[0],event.values[1],event.values[2],value);             
                count = 1; 
                tv.setText(str); 
            }            
        } 

        @Override 
        public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
            // Nothing here    
        }     
    }

    方位传感器(Orientation Sensors)

    磁场传感器和加速度传感器结合可或者设备摆放角度,两者结合可以获取方位。这些计算由Android代劳了,SensorManager提供getRotationMatrix(),获得转动的矩阵,并进一步通过getOrientation()获得方位矩阵。Android还有方位传感器(orientation Sensors),不是物理实体,而是通过acceleration传感器和磁场感应器来获取方位,而在Android2.2开始方位传感器就被deprecated了。

    设备摆放情况通过azimuth、pitch和roll来表示。

    azimuth即方位角,就是手机方向和正北的夹角,百度百科这样描述方位角:是从某点的指北方向线起,依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。pitch和roll可能是引用了航天的术语。azimuth,pitch和roll分别是z轴、X轴和Y轴的旋转角度。

    老方法采用orientation传感器,azimuth从0~360。pitch是在x轴方向的转动角度,其实就是Y轴和水平面的仰角,范围为-180~180,正的为朝下(手机头低于水平面),负的为朝上,pitch的方向逆时针为正。roll是Y轴防线的转动角度,实际就是X轴和水平面的角度,范围在-90~90,同样逆时针为正,右轴高于左轴时为正,右轴高于左轴时为负。

    新的方法,azimuth的范围是-180~180,当然我们可以进行适当的处理,如果小于零,则加360,这样就可以和orientation的得到的值一样。需要注意的是pitch的范围是-90~90,机头上翘为负;roll的范围是-180~180,和老方法相反,右轴高时为负。

    这两种方式的数值可能会使人有些迷糊,我们在使用之前先查文档弄清楚就是了。我曾经有个疑惑为何有两个数值的范围是360度,其中一个数值只有180度。想想球面就知道了,以地球仪为例,经度范围是360°,维度范围是180°,就可以确定球面上的任何一点,以球心到该点假设是手机中轴线,还有一个围绕Y轴360°转的角度的第三维,这就可以确定所有的排放方式。

    小例子

    下面小例子我们将同时展现新旧两种方式。

    public class VirtualJax extends Activity implements SensorEventListener{ 
        ... ... //注册和注销传感器监听器,本例涉及三个传感器(加速度传感器、地磁传感器和方位传感器),可以用sensorManager.unregister(this)注销监听器所涉及的全部传感器。
       
        private Sensor accelSensor = null, compassSensor = null, orientSensor = null;
        private float[] accelValues = new float[3], compassValues = new float[3],orientValues = new float[3];
        private boolean ready = false; //检查传感器是否正常工作,即是否同时具有加速传感器和磁场传感器。 
        private float[] inR = new float[9]; 
        private float[] inclineMatrix = new float[9]; 
        private float[] prefValues = new float[3]; 
        private double mInclination; 
        private int count = 1; 
        
        @SuppressWarnings("deprecation") //因为orientaion已经不再使用,为了不要显示warning,加上此标识
        @Override 
        public void onSensorChanged(SensorEvent event) { 
            //【1】将相关传感器的数值分别读入accelValues,compassValues(磁力感应器的数值)和orientValues数组中
            switch(event.sensor.getType()){ 
            case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER: 
                for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                    accelValues[i] = event.values[i]; 
                } 
                if(compassValues[0] != 0) //如果accelerator和magnetic传感器都有数值,设置为真 
                    ready = true; 
                break; 
                
            case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD: 
                for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                    compassValues[i] = event.values[i]; 
                } 
                if(accelValues[2] != 0) //检查accelerator和magnetic传感器都有数值,只是换一个轴向检查
                    ready = true; 
                break; 
                
            case Sensor.TYPE_ORIENTATION: 
                for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                    orientValues[i] = event.values[i]; 
                } 
                break; 
            } 
            
            if(!ready) 
                return; 
        
          //【2】根据加速传感器的数值accelValues[3]和磁力感应器的数值compassValues[3],进行矩阵计算,获得方位
            //【2.1】计算rotation matrix R(inR)和inclination matrix I(inclineMatrix) 
            if(SensorManager.getRotationMatrix(inR, inclineMatrix, accelValues, compassValues)){
                /* 【2.2】根据rotation matrix计算设备的方位。,范围数组: 
                values[0]: azimuth, rotation around the Z axis. 
                values[1]: pitch, rotation around the X axis. 
                values[2]: roll, rotation around the Y axis.*/ 
               SensorManager.getOrientation(inR, prefValues); 
               //【2.2】根据inclination matrix计算磁仰角,地球表面任一点的地磁场总强度的矢量方向与水平面的夹角。
                 mInclination = SensorManager.getInclination(inclineMatrix); 
                
               //【3】显示测量值 
                if(count++ % 100 == 0){ 
                    doUpdate(null); 
                    count = 1; 
                } 
                
            }else{ 
                Toast.makeText(this, "无法获得矩阵(SensorManager.getRotationMatrix)", Toast.LENGTH_LONG);
                finish(); 
            } 
            
        } 

       //【3】显示测量值 
        public void doUpdate(View v){ 
            if(!ready) 
                return; 
            //preValues[0]是方位角,单位是弧度,范围是-pi到pi,通过Math.toDegrees()转换为角度
            float mAzimuth = (float)Math.toDegrees(prefValues[0]); 
            /*//纠正为orientation的数值。 
             * if(mAzimuth < 0) 
                mAzimuth += 360.0;*/ 
            
            String msg = String.format("推荐方式: 方位角:%7.3f pitch: %7.3f roll: %7.3f 地磁仰角:%7.3f ",
                    mAzimuth,Math.toDegrees(prefValues[1]),Math.toDegrees(prefValues[2]),
                    Math.toDegrees(mInclination)); 
            nowOne.setText(msg); 
            
            msg = String.format("老方式: 方位角:%7.3f pitch: %7.3f roll: %7.3f", 
                    orientValues[0],orientValues[1],orientValues[2]); 
            oldOne.setText(msg);          
        }    
        
    }

    运行结果如下:

    相关小例子代码:Pro Android学习:传感器小例子

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