传感器 TYPE_ACCELEROMETER/TYPE_MAGNETIC_FIELD 和 TYPE_ORIENTATION 之间的不同值

Question

有 2 种方法可以获得 3 个旋转值（方位角、俯仰角、滚动角）。

其中一个正在注册一个 TYPE_ORIENTATION 类型的侦听器。这是最简单的方法，正如文档所述，我从每次旋转中都得到了正确的值范围： 方位角：[0, 359] 音高：[-180, 180] 滚动：[-90, 90]

另一个，最精确和最复杂的，你第一次看到它就明白了。 Android推荐它，所以我想用它，但我得到不同的值。

方位角：[-180, 180]。 -180/180 是 S，0 i N，90 E 和 -90 W。
音高：[-90, 90]。 90 是 90，-90 是 -90，0 是 0 但 -180/180（屏幕朝下）是 0。
滚动：[-180, 180]。

我应该得到相同的值，但使用小数，对吧？

我有以下代码：

aValues = new float[3];
mValues = new float[3];

sensorListener = new SensorEventListener (){
    public void onSensorChanged (SensorEvent event){
        switch (event.sensor.getType ()){
            case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
                aValues = event.values.clone ();
                break;
            case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
                mValues = event.values.clone ();
                break;
        }

        float[] R = new float[16];
        float[] orientationValues = new float[3];

        SensorManager.getRotationMatrix (R, null, aValues, mValues);
        SensorManager.getOrientation (R, orientationValues);

        orientationValues[0] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[0]);
        orientationValues[1] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[1]);
        orientationValues[2] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[2]);

        azimuthText.setText ("azimuth: " + orientationValues[0]);
        pitchText.setText ("pitch: " + orientationValues[1]);
        rollText.setText ("roll: " + orientationValues[2]);
    }

    public void onAccuracyChanged (Sensor sensor, int accuracy){}
};

请帮忙。这很令人沮丧。

我必须以这些价值观对待还是我做错了什么？

谢谢。

Answer 1

我知道我在这里玩的是线程死灵法师，但我最近一直在研究这些东西，所以我想我会投入 2 美分。

该设备不包含指南针或倾角计，因此它不直接测量方位角、俯仰角或滚动。 （我们称这些欧拉角，顺便说一句）。相反，它使用加速度计和磁力计，两者都产生 3 空间 XYZ 矢量。这些用于计算方位角等值。

向量在设备坐标空间中：

世界坐标Y朝北，X朝东，Z朝上：

因此，设备的“中性”方向是平放在桌子上，设备顶部朝北。

加速度计产生一个“向上”方向的矢量。磁力计在“北”方向产生一个矢量。 （请注意，在北半球，由于magnetic dip，这往往会指向下方。）

加速度计矢量和磁力计矢量可以通过 SensorManager.getRotationMatrix() 进行数学组合，它返回一个 3x3 矩阵，该矩阵会将设备坐标中的矢量映射到世界坐标，反之亦然。对于处于中间位置的设备，此函数将返回单位矩阵。

此矩阵不随屏幕方向变化。这意味着您的应用程序需要了解方向并相应地进行补偿。

SensorManager.getOrientation() 采用变换矩阵并计算方位角、俯仰角和滚动值。这些是相对于处于中间位置的设备拍摄的。

我不知道调用这个函数和只使用 TYPE_ORIENTATION 传感器有什么区别，除了这个函数让你先操作矩阵。

如果设备向上倾斜 90° 或接近它，那么欧拉角的使用就会失效。这是数学上的退化情况。在这个领域，设备应该如何知道您是在改变方位角还是滚动？

函数 SensorManager.remapCoordinateSystem() 可用于操作变换矩阵，以补偿您可能知道的有关设备方向的信息。然而，我的实验表明，这并不涵盖所有情况，甚至不包括一些常见的情况。例如，如果您想为直立的设备重新映射（例如拍照），您需要将转换矩阵乘以该矩阵：

1 0 0
0 0 1
0 1 0

在调用 getOrientation() 之前，这不是 remapCoordinateSystem() 支持的方向重新映射之一[如果我在这里遗漏了什么，请有人纠正我]。

好的，所以这一直是一个冗长的说法，如果你使用方向，无论是来自 TYPE_ORIENTATION 传感器还是来自 getOrientation()，你可能做错了。您实际上需要欧拉角的唯一情况是以用户友好的形式显示方向信息、注释照片、驱动飞行仪表显示或类似的东西。

如果您想进行与设备方向相关的计算，几乎可以肯定的是，最好使用转换矩阵并使用 XYZ 向量。

作为一名顾问，每当有人向我提出涉及欧拉角的问题时，我都会支持并询问他们真正想要做什么，然后找到解决方法用向量代替。

回顾您最初的问题，getOrientation() 应该返回 [-180 180] [-90 90] 和 [-180 180] 中的三个值（从弧度转换后）。在实践中，我们将方位角视为 [0 360) 中的数字，因此您只需将 360 添加到您收到的任何负数。您的代码看起来是正确的。如果我确切地知道您所期望的结果以及您得到的结果，那将会有所帮助。

编辑添加：还有一些想法。现代版本的 Android 使用称为“传感器融合”的东西，这基本上意味着所有可用的输入——加速度计、磁力计、陀螺仪——都在一个数学黑盒中组合在一起（通常是卡尔曼滤波器，但取决于供应商）。所有不同的传感器——加速度、磁场、陀螺仪、重力、线性加速度和方向——都作为这个黑盒的输出。

尽可能使用 TYPE_GRAVITY 而不是 TYPE_ACCELEROMETER 作为 getRotationMatrix() 的输入。

Answer 2

我在这里可能是在黑暗中拍摄，但如果我正确理解您的问题，您想知道为什么您得到[-179..179] 而不是[0..360]？

请注意，-180 与 +180 和 180 + N*360 相同，其中 N 是一个整数（整数）。

换句话说，如果您想获得与方向传感器相同的数字，您可以这样做：

// x = orientationValues[0];
// y = orientationValues[1];
// z = orientationValues[2];
x = (x + 360.0) % 360.0;
y = (y + 360.0) % 360.0;
z = (z + 360.0) % 360.0;

这将为您提供所需的 [0..360] 范围内的值。

Answer 3

您的计算中缺少一项关键计算。
在您执行 getRotationMatrix 之后，remapCoordinateSystem 调用。

将其添加到您的代码中，一切都会好起来的。
你可以阅读更多关于它here。