获取全局坐标中的磁场值

Question

对于 Android 应用程序，我需要跨全球（世界）坐标系的轴进行磁场测量。以下是我将如何（猜测）实现这一点。如有必要，请纠正我。另外，请注意，问题是关于任务的算法部分，而不是关于传感器的 Android API - 我对后者有经验。

第一步是获取TYPE_MAGNETIC_FIELD传感器数据（M）和TYPE_ACCELEROMETER传感器数据（G）。第二个应该根据Android的文档使用，但我不确定它是否不应该是TYPE_GRAVITY（同样是G），因为加速度计似乎提供的不是纯粹的重力。

下一步是通过getRotationMatrix(R, I, G, M)得到旋转矩阵，其中R和I分别是旋转和倾角矩阵。

现在是最值得怀疑的部分：为了将M 向量转换为世界坐标系，我想乘以[R * I] * M。

我不确定这是将磁场读数转换为另一个基础的正确方法。另外，我不知道是否应该使用remapCoordinateSystem 另外或作为替代上面的东西。

如果已经存在一些可以执行此操作的源代码，我会很高兴发布一个链接，但我不想为这个特定任务使用大型通用库（例如，用于增强现实支持），因为我想让它尽可能简单。

附言

为了清晰起见，我想在原始帖子中添加一些信息。

让我们假设一个设备放在一张桌子上，并不断地从它的磁传感器中读取数据。每个测量值包含 3 个值，表示 X、Y、Z 轴上的磁场，它们是设备的局部坐标系。我认为我可以忽略环境场波动（通过低通滤波器平滑），所以这 3 个值应该在设备保持在原位的所有时间内保持几乎相同。如果我们围绕任何轴旋转设备，值会改变，因为我们改变了局部坐标系。但是该字段本身实际上并没有改变。所以我想将本地 X、Y、Z 场测量转换为这样的 X'、Y'、Z'，只要设备没有从其位置移动（仅旋转），它们就会保持各自的值而不管设备旋转。

我已经实现了上面描述的算法，并且通过建议的转换获得了值 X'、Y'、Z' 的规律和显着变化，所以它有问题。

附言

有时我在 SO - How can I get the magnetic field vector, independent of the device rotation? 上找到了我的问题的完全相同的副本 - 但不幸的是，答案包含我的建议，并且该问题的 OP 确认它们不起作用。

Answer 1

M相对于单词坐标的坐标就是乘法R*M。

旋转矩阵R在数学上是基矩阵从设备坐标到单词坐标的变化。 设X、Y、Z为设备坐标基础，W_1、W_2 , W_3 为词坐标基础，则
M = m_1 X + m_2 Y + m_3
还有
M = c_1 W_1 + c_2 W_2 + c_3 W_3
其中 R * (m_1, m_2, m_3) = (c_1, c_2, c_3) 转置。

低通滤波器仅用于滤除X、Y方向的加速度。 RemapCoordinateSystem用于改变基的顺序，即从W_1、W_2、W_3变为W_1、W_3、W_2。

Answer 2

您设备上的磁力计传感器返回设备坐标中的 3 向量。您可以使用 getRotationMatrix() 获取可用于转换该设备坐标的矩阵 矢量到世界坐标。您还可以了解四元数并使用 TYPE_ROTATION_VECTOR 直接。但是，Android 中没有 Quaternion 库（据我所知），这是超出本问题范围的讨论。

但是，这对您没有任何好处，因为设备方向信息部分基于磁力计的值。换句话说，设备将始终告诉您磁矢量正朝向北方。

现在，您可以做的是磁倾角。这是 getRotationMatrix() 的输出之一，尽管您必须将矩阵转换为角度才能使用它。这也超出了这个问题的范围。

最后，你的最后一个选择是建立一个水平的桌子，上面有一个指向正北的箭头。 （您必须在晚上将其对准星星或其他东西。）然后，将您的设备平放在桌子上，设备顶部朝北。在这种情况下，设备坐标将与世界坐标相同，并且磁力计传感器将产生您想要的值。

您的 cmets 表明您对局部变化感兴趣。仅凭您的 Android 设备根本无法到达真正的北方。从理论上讲，您可以按照我的描述构建一张桌子，然后以与之前完全相同的方向拿着设备四处走动，并留意桌子以供参考。不过，我怀疑你能否成功。

您可以尝试在您的应用中使用陀螺仪，以帮助您始终保持设备方向完全相同，但您使用的任何 Android 设备中的陀螺仪都可能漂移太多而无法正常工作。

或者我们仍然不明白您要做什么。不过，最重要的是，您根本无法仅使用 Android 设备获得全局坐标系——无论您获得什么，都将始终与该确切位置的局部磁场对齐。