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AndroidOrientation Sensor(方向传感器),新的替代方法详解(安卓官方提供)

时间:2015-01-28 13:03:48      阅读:246      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:方向传感器   新的替代方法详解 安卓官方提供   

    本文将带大家去解读下安卓官方关于方向传感器数据,提供的新方法。熟悉手机传感器开发的朋友对这段代码一定不会陌生吧。

sm.registerListener(this,

             sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), 

            SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

        sm.registerListener(this,

            sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY),

在高版本的安卓中,Sensor.TYPE_ORIENTATION被画上了横线,那么我们鼠标放上去看下IDE提示是这样写的:The fieldSensor.TYPE_ORIENTATION is deprecated,意思是说这个方法已经被弃用了。当然随着版本的更新,老方法被弃用,自然会有更精确,更高效的方法来代替。那么新方法就是本文要重要介绍的。为了更好解释,首先从传感器基础开始讲起。

 

一、传感器基础知识

官方文档说的很清楚,Android平台支持三大类的传感器,它们分别是:

a.Motion sensors

b.Environmental sensors

c.Position sensors

从另一个角度划分,安卓的传感器又可以分为基于硬件的和基于软件的。基于硬件的传感器往往是通过物理组件去实现的,他们通常是通过去测量特殊环境的属性获取数据,比如:重力加速度、地磁场强度或方位角度的变化。而基于软件的传感器并不依赖物理设备,尽管它们是模仿基于硬件的传感器的。基于软件的传感器通常是通过一个或更多的硬件传感器获取数据,并且有时会调用虚拟传感器或人工传感器等等,线性加速度传感器和重力传感器就是基于软件传感器的例子。下面通过官方的一张图看看安卓平台支持的所有传感器类型:

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使用传感器的话那么首先需要了解的必然是传感器API了,在Android中传感器类是通过Sensor类来表示的,它属于android.hardware包下的类,顾名思义,和硬件相关的类。传感器的API不复杂,包含3个类和一个接口,分别是:

SensorManager

Sensor

SensorEvent

SensorEventListener

根据官方文档的概述分别简单解释一下这4API的用处:

SensorManager:可以通过这个类去创建一个传感器服务的实例,这个类提供的各种方法可以访问传感器列表、注册或解除注册传感器事件监听、获取方位信息等。

Sensor:用于创建一个特定的传感器实例,这个类提供的方法可以让你决定一个传感器的功能。

SensorEvent:系统会通过这个类创建一个传感器事件对象,提供了一个传感器的事件信息,包含一下内容,原生的传感器数据、触发传感器的事件类型、精确的数据以及事件发生的时间。

SensorEventListener:可以通过这个接口创建两个回调用法来接收传感器的事件通知,比如当传感器的值发生变化时。

 

介绍了基础的分类之后,我们再看看传感器的可用性表格,不同的传感器在不同的Android版本之间是有差异的,比如有的在低版本可以用,但在高版本就被弃用,详细的数据依然看看官方的这张表格:

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右上角标有1的是在Android1.5版本添加的,并且在Android2.3之后就无法使用。

右上角标有2的是已经过时的。

很明显,我们需要用到的方向传感器TYPE_ORIENTATION就已经过时了,后面再说用什么来替代它。

接着讲一下如何使用常用的传感器:

1.   实例化SensorManager

SensorManager mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

2.   获取设备支持的全部SensorList

List<Sensor> deviceSensors = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);

3.   下面就通过这两个方法看一下手机支持哪些传感器,并以列表数据展示出来,代码很简单:

package com.example.sensordemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.ListView;

public class MainActivity extends Activity {

	private SensorManager mSensorManager;
	private ListView sensorListView;
	private List<Sensor> sensorList;

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		sensorListView = (ListView) findViewById(R.id.lv_all_sensors);
		// 实例化传感器管理者
		mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
		// 得到设置支持的所有传感器的List
		sensorList = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
		List<String> sensorNameList = new ArrayList<String>();
		for (Sensor sensor : sensorList) {
			sensorNameList.add(sensor.getName());
		}
		ArrayAdapter<String> adapter = new ArrayAdapter<String>(this,
				android.R.layout.simple_list_item_1, sensorNameList);
		sensorListView.setAdapter(adapter);
	}

}

最后看一下真机的效果图:

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了解了传感器的基础知识,下面就具体到我们要重点讲解的Orientation Sensor传感器。

 

三、OrientationSensor官方给的替代方法

安卓平台提供了2个传感器用于让我们判断设备的位置,分别是地磁场传感器(thegeomagnetic field sensor)和方向传感器(theorientation sensor)。关于OrientationSensor在官方文档中的概述里有这样一句话:

Theorientation sensor is software-based and derives its data from theaccelerometer and the geomagnetic field sensor.(方向传感器是基于软件的,并且它的数据是通过加速度传感器和磁场传感器共同获得的)

至于具体算法Android平台已经封装好了我们不必去关心实现,下面在了解方向传感器之前我们还需要了解一个重要的概念:传感器坐标系统(Sensor Coordinate System)。

 

Android平台中,传感器框架通常是使用一个标准的三维坐标系去表示一个值的。以方向传感器为例,确定一个方向当然也需要一个三维坐标,毕竟我们的设备不可能永远水平端着吧,准确的说android给我们返回的方向值就是一个长度为3float数组,包含三个方向的值。下面看一下官方提供的传感器API使用的坐标系统示意图:

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仔细看一下这张图,不难发现,z是指向地心的方位角,x轴是仰俯角(由静止状态开始前后反转),y轴是翻转角(由静止状态开始左右反转)。下面切入正题,看看如何通过方向传感器API去获取方向。结合上面的图再看看官方提供的方向传感器事件的返回值:

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这样就和上面提到的相吻合了,确实是通过一个长度为3float数组去表示一个位置信息的,并且数组的第一个元素表示方位角(z轴),数组的第二个元素表示仰俯角(x轴),而数组的第三个元素表示翻转角(y轴),最后看看代码怎么写。

 

依旧参考官方文档Usingthe Orientation Sensor部分内容,首先是实例化一个方向传感器:

mOrientation = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

虽然这样做没错,但是如果你在IDE中写了这样一行代码的话(API低版本可能不会提示),如文中开头说的,发现它已经过期了,但是没关系,我们先用这个看看,后面再介绍代替它的方法。

下面是创建一个自定义传感器事件监听接口:

class MySensorEventListener implements SensorEventListener {

		@Override
		public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
			// TODO Auto-generated method stub
			float a = event.values[0];
			azimuthAngle.setText(a + "");
			float b = event.values[1];
			pitchAngle.setText(b + "");
			float c = event.values[2];
			rollAngle.setText(c + "");
		}

		@Override
		public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
			// TODO Auto-generated method stub

		}

	}

最后通过SensorManager为Sensor注册监听即可:

mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(),
				mOrientation, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

当设备位置发生变化时触发监听,界面上的值改变,由于模拟器无法演示传感器效果,就用真机截图看一下,这几个值无时无刻都在变化:

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由于我在截图的时候手机是水平端平的,所以后两个值都接近于0,而第一个方位角就代表当前的方向了,好了,现在功能基本算实现了,那么现在就解决一下Sensor类的常量过期的问题。不难发现,在IDE中这行代码是这样的:

mOrientation= mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

既然过期了必定有新的东西去替代它,我们打开源代码可以看到这样的注释:

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显而易见,官方推荐我们用SensorManager.getOrientation()这个方法去替代原来的TYPE_ORITNTATION。那我们继续在源码中看看这个方法:

 public static float[] getOrientation(float[] R, float values[]) {
        /*
         * 4x4 (length=16) case:
         *   /  R[ 0]   R[ 1]   R[ 2]   0           *   |  R[ 4]   R[ 5]   R[ 6]   0  |
         *   |  R[ 8]   R[ 9]   R[10]   0  |
         *   \      0       0       0   1  /
         *
         * 3x3 (length=9) case:
         *   /  R[ 0]   R[ 1]   R[ 2]           *   |  R[ 3]   R[ 4]   R[ 5]  |
         *   \  R[ 6]   R[ 7]   R[ 8]  /
         *
         */
        if (R.length == 9) {
            values[0] = (float)Math.atan2(R[1], R[4]);
            values[1] = (float)Math.asin(-R[7]);
            values[2] = (float)Math.atan2(-R[6], R[8]);
        } else {
            values[0] = (float)Math.atan2(R[1], R[5]);
            values[1] = (float)Math.asin(-R[9]);
            values[2] = (float)Math.atan2(-R[8], R[10]);
        }
        return values;
    }

再看一下这个方法的注释中的一句话:

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第一行讲了这个方法的作用,计算设备的方向基于旋转矩阵,这个旋转矩阵我们当成一种计算方向的算法就OK了,不必深究,下面再看我标出来的这句话,很明显说明了我们通常不需要这个方法的返回值,这个方法会根据参数R[ ]的数据填充values[ ]而后者就是我们想要的。既然不需要返回值,那么就是参数的问题了,这两个参数:float[ ] R 和 float[ ] values该怎么获取呢?继续看注释,首先是第一个参数R

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既然这个方法是基于旋转矩阵去计算方向,那么第一个参数R自然就表示一个旋转矩阵了,实际上它是用来保存磁场和加速度的数据的,根据注释我们可以发现让我们通过getRotationMatrix这个方法来填充这个参数R[ ],那我们就再去看看这个方法源码,依旧是SensorManager的一个静态方法:

 public static boolean getRotationMatrix(float[] R, float[] I,
            float[] gravity, float[] geomagnetic) {
        // TODO: move this to native code for efficiency
        float Ax = gravity[0];
        float Ay = gravity[1];
        float Az = gravity[2];
        final float Ex = geomagnetic[0];
        final float Ey = geomagnetic[1];
        final float Ez = geomagnetic[2];
        float Hx = Ey*Az - Ez*Ay;
        float Hy = Ez*Ax - Ex*Az;
        float Hz = Ex*Ay - Ey*Ax;
        final float normH = (float)Math.sqrt(Hx*Hx + Hy*Hy + Hz*Hz);
        if (normH < 0.1f) {
            // device is close to free fall (or in space?), or close to
            // magnetic north pole. Typical values are  > 100.
            return false;
        }
        final float invH = 1.0f / normH;
        Hx *= invH;
        Hy *= invH;
        Hz *= invH;
        final float invA = 1.0f / (float)Math.sqrt(Ax*Ax + Ay*Ay + Az*Az);
        Ax *= invA;
        Ay *= invA;
        Az *= invA;
        final float Mx = Ay*Hz - Az*Hy;
        final float My = Az*Hx - Ax*Hz;
        final float Mz = Ax*Hy - Ay*Hx;
        if (R != null) {
            if (R.length == 9) {
                R[0] = Hx;     R[1] = Hy;     R[2] = Hz;
                R[3] = Mx;     R[4] = My;     R[5] = Mz;
                R[6] = Ax;     R[7] = Ay;     R[8] = Az;
            } else if (R.length == 16) {
                R[0]  = Hx;    R[1]  = Hy;    R[2]  = Hz;   R[3]  = 0;
                R[4]  = Mx;    R[5]  = My;    R[6]  = Mz;   R[7]  = 0;
                R[8]  = Ax;    R[9]  = Ay;    R[10] = Az;   R[11] = 0;
                R[12] = 0;     R[13] = 0;     R[14] = 0;    R[15] = 1;
            }
        }
        if (I != null) {
            // compute the inclination matrix by projecting the geomagnetic
            // vector onto the Z (gravity) and X (horizontal component
            // of geomagnetic vector) axes.
            final float invE = 1.0f / (float)Math.sqrt(Ex*Ex + Ey*Ey + Ez*Ez);
            final float c = (Ex*Mx + Ey*My + Ez*Mz) * invE;
            final float s = (Ex*Ax + Ey*Ay + Ez*Az) * invE;
            if (I.length == 9) {
                I[0] = 1;     I[1] = 0;     I[2] = 0;
                I[3] = 0;     I[4] = c;     I[5] = s;
                I[6] = 0;     I[7] =-s;     I[8] = c;
            } else if (I.length == 16) {
                I[0] = 1;     I[1] = 0;     I[2] = 0;
                I[4] = 0;     I[5] = c;     I[6] = s;
                I[8] = 0;     I[9] =-s;     I[10]= c;
                I[3] = I[7] = I[11] = I[12] = I[13] = I[14] = 0;
                I[15] = 1;
            }
        }
        return true;
    }

依旧是4个参数,请观察30~41之间的代码,不难发现这个旋转矩阵无非就是一个3*34*4的数组,再观察一下if语句块中的代码,不难发现给数组元素依次赋值,而这些值是从哪里来的呢?我们29倒着看,直到第4,不难发现其实最后的数据源是通过这个方法的后两个参数提供的,即:float[] gravity, float[]geomagnetic,老规矩,看看这两个参数的注释:

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到这里应该就清晰了吧,分别是从加速度传感器和地磁场传感器获取的值,那么很明显,应当在监听中的回调方法onSensorChanged中去获取数据,同时也验证了上面的判断方向需要两个传感器的说法,分别是:加速度传感器(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)和地磁场传感器(TYPE_MAGNETIC_FIELD)。

说完了getRotationMatrix方法的后两个参数,那么前两个参数RI又该如何定义呢?其实很简单,第一个参数R就是getOrientation()方法中需要填充的那个数组,大小是9。而第二个参数I是用于将磁场数据转换进实际的重力坐标系中的,一般默认设置为NULL即可。到这里关于方向传感器基本就已经介绍完毕,最后看一个完整的例子:

package com.example.sensordemo;

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.util.Log;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {

	private SensorManager mSensorManager;

	private Sensor accelerometer; // 加速度传感器
	private Sensor magnetic; // 地磁场传感器

	private TextView azimuthAngle;

	private float[] accelerometerValues = new float[3];
	private float[] magneticFieldValues = new float[3];

	private static final String TAG = "---MainActivity";

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		// 实例化传感器管理者
		mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
		// 初始化加速度传感器
		accelerometer = mSensorManager
				.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
		// 初始化地磁场传感器
		magnetic = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);

		azimuthAngle = (TextView) findViewById(R.id.azimuth_angle_value);
		calculateOrientation();
	}

	@Override
	protected void onResume() {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 注册监听
		mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(),
				accelerometer, Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
		mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(), magnetic,
				Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
		super.onResume();
	}

	@Override
	protected void onPause() {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 解除注册
		mSensorManager.unregisterListener(new MySensorEventListener());
		super.onPause();
	}

	// 计算方向
	private void calculateOrientation() {
		float[] values = new float[3];
		float[] R = new float[9];
		SensorManager.getRotationMatrix(R, null, accelerometerValues,
				magneticFieldValues);
		SensorManager.getOrientation(R, values);
		values[0] = (float) Math.toDegrees(values[0]);

		Log.i(TAG, values[0] + "");
		if (values[0] >= -5 && values[0] < 5) {
			azimuthAngle.setText("正北");
		} else if (values[0] >= 5 && values[0] < 85) {
			// Log.i(TAG, "东北");
			azimuthAngle.setText("东北");
		} else if (values[0] >= 85 && values[0] <= 95) {
			// Log.i(TAG, "正东");
			azimuthAngle.setText("正东");
		} else if (values[0] >= 95 && values[0] < 175) {
			// Log.i(TAG, "东南");
			azimuthAngle.setText("东南");
		} else if ((values[0] >= 175 && values[0] <= 180)
				|| (values[0]) >= -180 && values[0] < -175) {
			// Log.i(TAG, "正南");
			azimuthAngle.setText("正南");
		} else if (values[0] >= -175 && values[0] < -95) {
			// Log.i(TAG, "西南");
			azimuthAngle.setText("西南");
		} else if (values[0] >= -95 && values[0] < -85) {
			// Log.i(TAG, "正西");
			azimuthAngle.setText("正西");
		} else if (values[0] >= -85 && values[0] < -5) {
			// Log.i(TAG, "西北");
			azimuthAngle.setText("西北");
		}
	}

	class MySensorEventListener implements SensorEventListener {
		@Override
		public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
			// TODO Auto-generated method stub
			if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
				accelerometerValues = event.values;
			}
			if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
				magneticFieldValues = event.values;
			}
			calculateOrientation();
		}

		@Override
		public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
			// TODO Auto-generated method stub

		}

	}

}

四、总结

本文详细介绍了官方提供的方向传感器新方法,对于具体的精度和效率的提升,本人没有进一步去比较,希望尝试过的朋友能和大家一起讨论下。后续工作会把两种方法对比结果补充进来~~~

 



参考:http://www.bkjia.com/Androidjc/924827.html

 

 

AndroidOrientation Sensor(方向传感器),新的替代方法详解(安卓官方提供)

标签:方向传感器   新的替代方法详解 安卓官方提供   

原文地址:http://blog.csdn.net/guomutian911/article/details/43228387

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