如何获得表示设备背面相对于地球坐标的方向的方向矢量？
例如，如果放在桌子上（屏幕朝上），它应该显示为 [0,0,-1]，如果垂直朝北放置，它应该显示为 [1,0,0]，等等。
我知道如何根据航向、俯仰和滚动来计算它，只要它们是相对于地球坐标的。在这里要清楚，我不是在寻找角速度，而是在寻找相对于与地球相切的平面的实际当前角度。因此，如果设备垂直放置并朝北，角度“alpha”应该是 0 或 360，角度“beta”应该是 90，而“gamma”应该是 0。我不知道如何获得这些值要么。
我整天都在阅读 API，但我仍然找不到如何获得这些东西。
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
// ?
}
感谢您提供任何见解。
【问题讨论】：
标签： android vector accelerometer sensors gyroscope
SensorManager.getRotationMatrix() 做了下面概述的事情，在我发现之前就写好了。我将留下添加的解释，因为如果您想纠正磁北和真北之间的差异，您仍然需要它。
粗略的算法是得到旋转矩阵，将向量[0,0,-1]乘以它，然后将其调整到您的坐标系。为什么？ Android 文档给出了设备和世界的坐标系
注意 Android 设备坐标中的 [0,0,-1] 点垂直向后远离屏幕。如果您将旋转矩阵 R 乘以该向量，当设备按照您的意愿朝上放在桌子上时，您将在世界坐标中得到 [0,0,-1]。当它直立朝北时，你会得到[0,-1,0]，这表明你选择了一个坐标系，其中x和y相对于Android系统交换，但这只是约定的改变。
注意R * [0,0,-1]^T 只是R 否定的第三列。从这里我得到伪代码：
getRotationMatrix(R);
Let v = first three elements of third column of R.
swap v[0] and v[1]
这应该得到你想要的。
关于getRotationMatrix() 正在做什么的其他信息如下。
您需要加速度计数据来确定“向下”方向，并需要磁力计数据来确定“北”方向。您必须假设加速度计仅感应重力（设备静止或以稳定的速度移动）。然后您需要将磁力计矢量投影到垂直于重力矢量的平面上（因为磁场通常不与地球表面相切）。这为您提供了两个轴。第三个是正交的，因此可以通过叉积计算。这为您提供了设备系统中的地球坐标矢量。看起来你想要相反的：地球坐标中的设备坐标。为此，只需构造方向余弦矩阵并反转即可。
我要补充一点，上面的讨论假设磁力计矢量指向北方。我认为（来自高中科学！）它实际上是朝着磁南方向，但手头没有设备所以不能尝试。当然，根据您在地球上的位置，磁北/南与真实的差异为零到 180 度。您可以检索 GPS 坐标并计算实际偏移量。
如果您不熟悉执行这些操作所需的数学，我可以进一步解释，但必须稍后再说。
【讨论】：
阅读本页：http://developer.android.com/reference/android/hardware/Sensor.html
在 API 8 及更高版本中，存在“虚拟”传感器，它们是通过组合所有可用传感器的输入和适当的过滤器而生成的。 “TYPE_ORIENTATION”传感器为您提供设备的整体方向，但由于某些方向的故障状态，此界面已被弃用。新传感器是 TYPE_ROTATION_VECTOR（API 9 及更高版本），它将您的设备方向作为四元数。这确实是最好用的传感器，但它背后的数学运算有点繁琐。
如果做不到这一点，你要做的是调用 SensorManager.getRotationMatrix()，传递最新的重力和磁力计数据。这将返回一个旋转矩阵，该矩阵可用于将向量从设备坐标转换为世界坐标，反之亦然（只需转置矩阵以反转它）。
getOrientation() 函数可以为您提供航向、俯仰和滚动，但这些与 TYPE_ORIENTATION 传感器具有相同的故障状态。
Examples:
Device flat on a table, top facing north:
1 0 0
0 1 0
0 0 1
Tilted up 30 degrees (rotated about X axis)
1 0 0
0 0.86 -0.5
0 0.5 0.86
Device vertical (rotated about X axis), facing north:
1 0 0
0 0 -1
0 1 0
Device flat on a table, top facing west:
0 -1 0
1 0 0
0 0 1
Device rotated about its Y axis, onto its left side, top
facing north:
0 0 -1
0 1 0
1 0 0
以下是一些您可能会觉得有用的示例代码：
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
long now = event.timestamp; // ns
switch( event.sensor.getType() ) {
case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
gData[0] = event.values[0];
gData[1] = event.values[1];
gData[2] = event.values[2];
break;
case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
mData[0] = event.values[0];
mData[1] = event.values[1];
mData[2] = event.values[2];
haveData = true;
break;
}
if( haveData ) {
double dt = (now - last_time) * .000000001;
SensorManager.getRotationMatrix(R1, Imat, gData, mData);
getOrientation(R1, orientation);
pfdView.newOrientation(orientation[2], (float)dt);
Log.d(TAG, "yaw: " + (int)(orientation[0]*DEG));
Log.d(TAG, "pitch: " + (int)(orientation[1]*DEG));
Log.d(TAG, "roll: " + (int)(orientation[2]*DEG));
acft.compass = orientation[0];
last_time = now;
}
}
【讨论】：