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android 速度傳感器：android 三軸加速度傳感器【轉】

一、手機中常用的傳感器
在Android2.3 gingerbread系統中，google提供了11種傳感器供應用層使用，具體如下：（Sensor類）
#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER 1 //加速度
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD 2 //磁力
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION 3 //方向
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE 4 //陀螺儀
#define SENSOR_TYPE_LIGHT 5 //光線感應
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE 6 //壓力
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE 7 //溫度
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY 8 //接近
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY 9 //重力
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//線性加速度
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR 11//旋轉矢量
1-1加速度傳感器
加速度傳感器又叫G-sensor，返回x、y、z三軸的加速度數值。
該數值包含地心引力的影響，單位是m/s^2。
將手機平放在桌面上，x軸默認為0，y軸默認0，z軸默認9.81。
將手機朝下放在桌面上，z軸為-9.81。
將手機向左傾斜，x軸為正值。
將手機向右傾斜，x軸為負值。
將手機向上傾斜，y軸為負值。
將手機向下傾斜，y軸為正值。
加速度傳感器可能是最為成熟的一種mems產品，市場上的加速度傳感器種類很多。
手機中常用的加速度傳感器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。
這些傳感器一般提供±2G至±16G的加速度測量范圍，采用I2C或SPI接口和MCU相連，數據精度小于16bit。
1-2 磁力傳感器
磁力傳感器簡稱為M-sensor，返回x、y、z三軸的環境磁場數據。
該數值的單位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。
單位也可以是高斯（Gauss），1Tesla=Gauss。
硬件上一般沒有獨立的磁力傳感器，磁力數據由電子羅盤傳感器提供（E-compass）。
電子羅盤傳感器同時提供下文的方向傳感器數據。
1-3 方向傳感器
方向傳感器簡稱為O-sensor，返回三軸的角度數據，方向數據的單位是角度。
為了得到精確的角度數據，E-compass需要獲取G-sensor的數據，
經過計算生產O-sensor數據，否則只能獲取水平方向的角度。
方向傳感器提供三個數據，分別為azimuth、pitch和roll。
azimuth：方位，返回水平時磁北極和Y軸的夾角，范圍為0°至360°。
0°=北，90°=東，180°=南，270°=西。
pitch：x軸和水平面的夾角，范圍為-180°至180°。
當z軸向y軸轉動時，角度為正值。
roll：y軸和水平面的夾角，由于歷史原因，范圍為-90°至90°。
當x軸向z軸移動時，角度為正值。
電子羅盤在獲取正確的數據前需要進行校準，通常可用8字校準法。
8字校準法要求用戶使用需要校準的設備在空中做8字晃動，
原則上盡量多的讓設備法線方向指向空間的所有8個象限。
手機中使用的電子羅盤芯片有AKM公司的897X系列，ST公司的LSM系列以及雅馬哈公司等等。
由于需要讀取G-sensor數據并計算出M-sensor和O-sensor數據，
因此廠商一般會提供一個后臺daemon來完成工作，電子羅盤算法一般是公司私有產權。
1-4 陀螺儀傳感器
陀螺儀傳感器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三軸的角加速度數據。
角加速度的單位是radians/second。
根據Nexus S手機實測：
水平逆時針旋轉，Z軸為正。
水平逆時針旋轉，z軸為負。
向左旋轉，y軸為負。
向右旋轉，y軸為正。
向上旋轉，x軸為負。
向下旋轉，x軸為正。
ST的L3G系列的陀螺儀傳感器比較流行，iphone4和google的nexus s中使用該種傳感器。
1-5 光線感應傳感器
光線感應傳感器檢測實時的光線強度，光強單位是lux，其物理意義是照射到單位面積上的光通量。
光線感應傳感器主要用于Android系統的LCD自動亮度功能。
可以根據采樣到的光強數值實時調整LCD的亮度。
1-6 壓力傳感器
壓力傳感器返回當前的壓強，單位是百帕斯卡hectopascal（hPa）。
1-7 溫度傳感器
溫度傳感器返回當前的溫度。
1-8 接近傳感器
接近傳感器檢測物體與手機的距離，單位是厘米。
一些接近傳感器只能返回遠和近兩個狀態，
因此，接近傳感器將最大距離返回遠狀態，小于最大距離返回近狀態。
接近傳感器可用于接聽電話時自動關閉LCD屏幕以節省電量。
一些芯片集成了接近傳感器和光線傳感器兩者功能。
下面三個傳感器是Android2新提出的傳感器類型，目前還不太清楚有哪些應用程序使用。
1-9 重力傳感器
重力傳感器簡稱GV-sensor，輸出重力數據。
在地球上，重力數值為9.8，單位是m/s^2。
坐標系統與加速度傳感器相同。
當設備復位時，重力傳感器的輸出與加速度傳感器相同。
1-10 線性加速度傳感器
線性加速度傳感器簡稱LA-sensor。
線性加速度傳感器是加速度傳感器減去重力影響獲取的數據。
單位是m/s^2，坐標系統與加速度傳感器相同。
加速度傳感器、重力傳感器和線性加速度傳感器的計算公式如下：
加速度=重力 + 線性加速度
1-11 旋轉矢量傳感器
旋轉矢量傳感器簡稱RV-sensor。
旋轉矢量代表設備的方向，是一個將坐標軸和角度混合計算得到的數據。
RV-sensor輸出三個數據：
x*sin(theta/2)
y*sin(theta/2)
z*sin(theta/2)
sin(theta/2)是RV的數量級。
RV的方向與軸旋轉的方向相同。
RV的三個數值，與cos(theta/2)組成一個四元組。
RV的數據沒有單位，使用的坐標系與加速度相同。
舉例：
sensors_event_t.data[0]=x*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[1]=y*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[2]=z*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[3]=cos(theta/2)
GV、LA和RV的數值沒有物理傳感器可以直接給出，
需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor經過算法計算后得出。
算法一般是傳感器公司的私有產權。

二、Android感應檢測管理---SensorManager

1、取得SensorManager
使用感應檢測Sensor首要先獲取感應設備的檢測信號，你可以調用Context.getSysteService(SENSER_SERVICE)方法來取得感應檢測的服務
2、實現取得感應檢測Sensor狀態的監聽功能
實現以下兩個SensorEventListener方法來監聽，并取得感應檢測Sensor狀態：
//在感應檢測到Sensor的精密度有變化時被調用到。
public void onAccuracyChanged(Senso sensor,int accuracy);
//在感應檢測到Sensor的值有變化時會被調用到。
public void onSensorChanged(SensorEvent event);

3、實現取得感應檢測Sensor目標各類的值

實現下列getSensorList()方法來取得感應檢測Sensor的值；
List

4、注冊SensorListener
sm.regesterListener(SensorEventListener listener, Sensor sensor, int rate);

第一個參數：監聽Sensor事件，第二個參數是Sensor目標種類的值，第三個參數是延遲時間的精度密度。延遲時間的精密度參數如下：

參數
延遲時間
SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST
0ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME
20ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
60ms
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL
200ms

因為感應檢測Sensor的服務是否頻繁和快慢都與電池參量的消耗有關，同時也會影響處理的效率，所以兼顧到消耗電池和處理效率的平衡，設置感應檢測Sensor的延遲時間是一門重要的學問，需要根據應用系統的需求來做適當的設置。
感應檢測Sensor的硬件檢測組件受不同的廠商提供。你可以采用Sensor的getVendor(),Sensor()的getName()和Sensor的getVeesrion()方法來取得 廠商的名稱、產品和版本。

5、取消注冊
sm.unregisterListener(SensorEventListener listener)

6、感應檢測

加速度感應檢測——Accelerometer
Accelerometer Sensor測量的是所有施加在設備上的力所產生的加速度的負值（包括重力加速度）。加速度所使用的單位是m/sec^2，數值是加速度的負值。
SensorEvent.values[0]：加速度在X軸的負值
SensorEvent.values[1]：加速度在Y軸的負值
SensorEvent.values[2]：加速度在Z軸的負值
例如：
當手機Z軸朝上平放在桌面上，并且從左到右推動手機，此時X軸上的加速度是正數。
當手機Z軸朝上靜止放在桌面上，此時Z軸的加速度是+9.81m/sec^2。
當手機從空中自由落體，此時加速度是0
當手機向上以Am/sec^2的加速度向空中拋出，此時加速度是A+9.81m/sec^2
重力加速度感應檢測——Gravity
重力加速度，其單位是m/sec^2，其坐標系與Accelerometer使用的一致。當手機靜止時，gravity的值和Accelerometer的值是一致的。
線性加速度感應檢測——Linear-Acceleration
Accelerometer、Gravity和Linear-Acceleration三者的關系如下公式：
accelerometer=gravity + linear-acceleration
地磁場感應檢測——Magnetic-field
地磁場的單位是micro-Tesla(uT)，檢測的是X、Y、Z軸上的絕對地磁場。
陀螺儀感應檢測——Gyroscope
陀螺儀的單位是弧度/秒，測量的是物體分別圍繞X，Y，Z軸旋轉的角速度。它的坐標系與加速度傳感器的坐標系相同。逆時針方向旋轉的角度正的。也就是說，如果設備逆時針旋轉，觀察者向X，Y，Z軸的正方向看去，就報告設備是正轉的。請注意，這是標準的正旋轉的數學定義。
光線感應檢測——Light
values[0]:表示環境光照的水平，單位是SI lux。
位置逼近感應檢測——Proximity
values[0]:逼近的距離，單位是厘米(cm)。有一些傳感器只能支持近和遠兩種狀態，這種情況下，傳感器必須報告它在遠狀態下的maximum_range值和在近狀態下的小值。
旋轉矢量感應檢測——Rotation Vector
旋轉向量是用來表示設備的方向，它是由角度和軸組成，就是設備圍繞x,y,z軸之一旋轉θ角度。旋轉向量的三個要素是，這樣旋轉向量的大小等于sin(θ/2)，旋轉向量的方向等于旋轉軸的方向。
values[0]: x*sin(θ/2)
values[1]: y*sin(θ/2)
values[2]: z*sin(θ/2)
values[3]: cos(θ/2) (optional: only if value.length=4)
方向感應檢測——Orientation
其單位是角度
values[0]: Azimuth(方位)，地磁北方向與y軸的角度，圍繞z軸旋轉(0到359)。0=North, 90=East, 180=South, 270=West
values[1]: Pitch(俯仰),圍繞X軸旋轉(-180 to 180), 當Z軸向Y軸運動時是正值
values[2]: Roll(滾)，圍繞Y軸旋轉(-90 to 90)，當X軸向Z軸運動時是正值

三、舉例之-Gsensor
1，圖示三軸方向
Android重力感應系統的坐標系以屏幕的左下方為原點(【注意】2d編程的時候，是以屏幕左上方為原點的)，箭頭指向的方向為正。從-10到10，以浮點數為等級單位，想象一下以下情形：
　　手機屏幕向上(z軸朝天)水平放置的時侯，(x，y，z)的值分別為(0，0，10);
　　手機屏幕向下(z軸朝地)水平放置的時侯，(x，y，z)的值分別為(0，0，-10);
　　手機屏幕向左側放(x軸朝天)的時候，(x，y，z)的值分別為(10，0，0);
　　手機豎直(y軸朝天)向上的時候，(x，y，z)的值分別為(0，10，0);
　　其他的如此類推，規律就是：朝天的就是正數，朝地的就是負數。利用x,y,z三個值求三角函數，就可以精確檢測手機的運動狀態了。

2，通過監測Gsensor判斷手機處于靜止/移動狀態
public class MainActivity extends Activity implements SensorEventListener {
private static final String TAG=MainActivity.class.getSimpleName();
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor mSensor;
private TextView textviewX;
private TextView textviewY;
private TextView textviewZ;
private TextView textviewF;
private int mX, mY, mZ;
private long lasttimestamp=0;
Calendar mCalendar;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
textviewX = (TextView) findViewById(R.id.textView1);
textviewY = (TextView) findViewById(R.id.textView3);
textviewZ = (TextView) findViewById(R.id.textView4);
textviewF = (TextView) findViewById(R.id.textView2);
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
mSensor =mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);// TYPE_GRAVITY
if (null== mSensorManager) {
Log.d(TAG, "deveice not support SensorManager");
}
// 參數三，檢測的精準度
mSensorManager.registerListener(this, mSensor,
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);// SENSOR_DELAY_GAME
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
if (event.sensor==null) {
return;
}
if (event.sensor.getType()== Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
int x=(int) event.values[0];
int y=(int) event.values[1];
int z=(int) event.values[2];
mCalendar = Calendar.getInstance();
long stamp=mCalendar.getTimeInMillis() / 1000l;//
textviewX.setText(String.valueOf(x));
textviewY.setText(String.valueOf(y));
textviewZ.setText(String.valueOf(z));
int second=mCalendar.get(Calendar.SECOND);// 53
int px=Math.abs(mX - x);
int py=Math.abs(mY - y);
int pz=Math.abs(mZ - z);
Log.d(TAG, "pX:" + px + "  pY:" + py + "  pZ:" + pz + "    stamp:"
+ stamp + "  second:" + second);
int maxvalue= getMaxValue(px, py, pz);
if (maxvalue > 2 && (stamp - lasttimestamp) > 30) {
lasttimestamp = stamp;
Log.d(TAG, " sensor isMoveorchanged....");
textviewF.setText("檢測手機在移動..");
}
mX = x;
mY = y;
mZ = z;
}
}

public int getMaxValue(int px, int py, int pz) {
int max=0;
if (px > py && px > pz) {
max = px;
} else if (py > px && py > pz) {
max = py;
} else if (pz > px && pz > py) {
max = pz;
}
return max;
}
}

原理就是通過每次得到的x,y,z三軸的值，和下一次的值作比較，它們每個差值中絕對值最大的如果超過某一個閥值（自己定義），并且這種狀態持續了x秒，我們就視為手機處于（顛簸）移動狀態，當然這種判斷肯定是不科學的，有時候也會產生誤判，比較理想的場景就是：攜帶手機坐在公交上或是開車。

其它可供參考資料：

android 速度傳感器：Android傳感器

package org.crazyit.sensor;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.widget.EditText;
public class AccelerometerTest extends Activity
implements SensorEventListener
{
// 定義系統的Sensor管理器
SensorManager sensorManager;
EditText etTxt1;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
// 獲取程序界面上的文本框組件
etTxt1= (EditText) findViewById(R.id1);
// 獲取系統的傳感器管理服務
sensorManager= (SensorManager) getSystemService(
Context.SENSOR_SERVICE);  //①
}
@Override
protected void onResume()
{
super.onResume();
// 為系統的加速度傳感器注冊監聽器
sensorManager.registerListener(this,
sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);  //②
}
@Override
protected void onStop()
{
// 取消注冊
sensorManager.unregisterListener(this);
super.onStop();
}
// 以下是實現SensorEventListener接口必須實現的方法
// 當傳感器的值發生改變時回調該方法
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event)
{
float[] values= event.values;
StringBuilder sb =new StringBuilder();
sb.append("X方向上的加速度：");
sb.append(values[0]);
sb.append("
Y方向上的加速度：");
sb.append(values[1]);
sb.append("
Z方向上的加速度：");
sb.append(values[2]);
etTxt1.setText(sb.toString());
}
// 當傳感器精度改變時回調該方法。
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy)
{
}
}

android 速度傳感器：Android開發之傳感器（加速度傳感器、方向傳感器）

目前手機集成了多個不同用途的傳感器。最近項目中需要用到加速度傳感器和方向傳感器，故做一下筆記。
加速度傳感器，用于檢測手機運動狀態。
方向傳感器，用于檢測手機方向狀態。
傳感器調用方式：
1、初始化
2、注冊監聽
3、實現OnSensorChange方法，獲取 x,y,z三軸的坐標。
4、使用完畢，記得注銷
需要說明的是，不同手機的傳感器靈敏度不同，而且傳感器的調用是不間斷的，所以使結果更準確，最好是取一段時間內的傳感器變化，為適配大多數手機，需要設定一個閾值或者范圍。
例如調用加速度傳感器，檢測手機搖一搖：
關于方向傳感器坐標軸
z是指向地心的方位角，x軸是仰俯角（由靜止狀態開始前后反轉），y軸是翻轉角（由靜止狀態開始左右反轉）。
方向傳感器結合地磁傳感器可以實現指南針功能。單獨使用，可以檢測手機的方向，例如豎屏橫屏狀態。
其實檢測豎屏橫屏有多種方式，但有些方法會存在適配問題，有些機子不管用，傳感器基本都適用，靈敏度會有差異而已

android 速度傳感器：關于android 加速度傳感器的速度計算

給位大蝦，大家好。
我想用加速度傳感器來測得行走速度的時候碰到了一個問題。
首先我用 android developer 網站提供的信息消除重力的印象。
public void onSensorChanged(SensorEvent event)
{
 // alpha is calculated as t / (t + dT)
 // with t, the low-pass filter's time-constant
 // and dT, the event delivery rate
 final float alpha = 0.8;
 gravity[0] = alpha * gravity[0] + (1 - alpha) * event.values[0];
 gravity[1] = alpha * gravity[1] + (1 - alpha) * event.values[1];
 gravity[2] = alpha * gravity[2] + (1 - alpha) * event.values[2];
 linear_acceleration[0] = event.values[0] - gravity[0];
 linear_acceleration[1] = event.values[1] - gravity[1];
 linear_acceleration[2] = event.values[2] - gravity[2];
}
其中gravity的初始值是0.0；在測試中XYZ軸可以很好的消掉重力的影響。可是我以10/s的頻率讀取Z軸的
加速度a，并設速度V初始值為0，然后累計計算手持手機時移動的速度。V=V+a*t;t=0.1s.在從加速啟動
到減速停止的過程中，我發現加速度可以很好顯示出當前狀態，可計算的V卻出現了累積，并且不等于0。
當我進行另外一個實驗時，也就是把手機由平放狀態改為豎立狀態。在保持豎立狀態時V=4.0m/s左右的值。
（手機移動期間保持屏幕垂直與地面并面對持有者）
這種情況讓我不思其解。我曾嘗試加入Y軸角度來糾正手機的速度，即
speed = (speed+accelerometer*time)*Math.sin(Yorientate/180*Math.PI));但仍然得不到理想的值。既停止運動后，速度應該為0.0。
希望高人能指點下。