帶有g-sensor的Android設備上可通過API獲取到設備的運動加速度，應用程序通過一些假設和運算，可以從加速度計算出設備的方向

獲取設備運動加速度的基本代碼是：

SensorManager sm = (SensorManager) context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);sm.registerListener(new SensorEventListener() {public void onSensorChanged(SensorEvent event) {if (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER != event.sensor.getType()) {return;}float[] values = event.values;float ax = values[0];float ay = values[1];float az = values[2];// TODO Have fun with the acceleration components... }public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}}, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

SendorEventListener 通過 SendorEvent 回調參數獲得當前設備在坐標系x、y、z軸上的加速度分量。SensorEvent 的 api doc 中定義了這里使用的坐標系為：

我暫且稱之為“設備坐標系”吧，設備坐標系是固定于設備的，與設備的方向（在世界坐標系中的朝向）無關

精確地說，Sensor Event 所提供的加速度數值，是設備以地球為參照物的加速度減去重力加速度的疊加后的值。我是這樣理解的：當以重力加速度g向地面作自由落體運動時，手機處于失重狀態，g-sensor以這種狀態作為加速度的0；而當手機處于靜止狀態（相對于地面）時，為了抵御自由落體運動的趨勢，它有一個反向（向上）的g的加速度。因此，得出一個結論：當設備處于靜止或者勻速運動狀態時，它有一個垂直地面向上的g的加速度，這個g投影到設備坐標系的x、y、z軸上，就是SensorEvent 提供給我們的3個分量的數值。在“設備處于靜止或者勻速運動狀態”的假設的前提下，可以根據SensorEvent所提供的3個加速度分量計算出設備相對于地面的方向

前面所提到的“設備的方向”是一個含糊的說法。這里我們精確地描述設備方向為：以垂直于地面的方向為正方向，用設備坐標系x、y、z軸與正方向軸之間的夾角Ax、Ay、Az來描述設備的方向，如下圖所示。可以看出，設備還有一個自由度，即：繞著正方向軸旋轉，Ax、Ay、Az不變。但Ax、Ay、Az的約束條件，對于描述設備相對于正方向軸的相對位置已經足夠了。如果需要完全約束設備相對于地面的位置，除了正方向軸外，還需要引入另一個參照軸，例如連接地球南、北極的地軸（如果設備上有地磁強度Sensor，則可滿足該約束條件）

Ax、Ay、Az的范圍為[0, 2*PI)。例如，當Ay=0時，手機y軸豎直向上；Ay=PI時，手機y軸向下；Ay=PI/2時，手機水平、屏幕向上；Ay=3*PI/2時，手機水平、屏幕向下

根據3D矢量代數的法則，可知：

• Gx=g*cos(Ax)
• Gy=g*cos(Ay)
• Gz=g*cos(Az)
• g^2=Gz^2+Gy^2+Gz^2

因此，根據Gx、Gy、Gz，可以計算出Ax、Ay、Az

在x-y平面上的2D簡化

當Ax、Ay確定時，Az有兩種可能的值，二者相差PI，確定了設備屏幕的朝向是向上還是向下。大多數情況下，我們只關心Ax、Ay（因為程序UI位于x-y平面？），而忽略Az，例如，Android的屏幕自動旋轉功能，不管使用者是低著頭看屏幕（屏幕朝上）、還是躺在床上看（屏幕朝下），UI始終是底邊最接近地心的方向

那么我們設Gx與Gy的矢量和為g'（即：g在x-y平面上的投影），將計算簡化到x-y 2D平面上。記y軸相對于g'的偏角為A，以A來描述設備的方向。以逆時針方向為正，A的范圍為[0, 2*PI)

有：

• g'^2=Gx^2+Gy^2
• Gy=g'*cos(A)
• Gx=g'*sin(A)

則：

• g'=sqrt(Gx^2+Gy^2)
• A=arccos(Gy/g')

由于arccos函數值范圍為[0, PI]；而A>PI時，Gx=g'*sin(A)<0，因此，根據Gx的符號分別求A的值為：

• 當Gx>=0時，A=arccos(Gy/g')
• 當Gx<0時，A=2*PI-arccos(Gy/g')

注意：由于cos函數曲線關于直線x=n*PI 對稱，因此arccos函數的曲線如果在y軸方向[0, 2*PI]范圍內補全的話，則關于直線y=PI對稱，因此有上面當Gx<0時的算法

考慮應用程序的屏幕旋轉

前面計算出了Android設備的“物理屏幕”相對于地面的旋轉角度，而應用程序的UI又相對于“物理屏幕”存在0、90、180、270度4種可能的旋轉角度，要綜合考慮進來。也就是說：

• UI相對于地面的旋轉角度=物理屏幕相對于地面的旋轉角度-UI相對于物理屏幕的旋轉角度

Android應用獲取屏幕旋轉角度的方法為：

int rotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();int degree= 90 * rotation;float rad = (float)Math.PI / 2 * rotation;

Demo

根據上面的算法，我寫了一個“不倒翁”的Demo，當設備旋轉時，不倒翁始終是站立的。軟件市場上不少“水平尺”一類的應用，其實現原理應該是與此相同的

下載Demo源代碼

Activity實現了SensorEventListener，并且注冊到SensorManager。同時設置屏幕方向固定為LANDSCAPE：

private GSensitiveView gsView;private SensorManager sm;@Overridepublic void onCreate(Bundle savedInstanceState) {setRequestedOrientation(ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_LANDSCAPE);super.onCreate(savedInstanceState);gsView = new GSensitiveView(this);setContentView(gsView);sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);}@Overrideprotected void onDestroy() {sm.unregisterListener(this);super.onDestroy();}

當g-sensor數據變化時的回調如下。這里就是根據我們前面推論的算法計算出UI旋轉的角度，并且調用GSensitiveView.setRotation()方法通知View更新

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {if (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER != event.sensor.getType()) {return;}float[] values = event.values;float ax = values[0];float ay = values[1];double g = Math.sqrt(ax * ax + ay * ay);double cos = ay / g;if (cos > 1) {cos = 1;} else if (cos < -1) {cos = -1;}double rad = Math.acos(cos);if (ax < 0) {rad = 2 * Math.PI - rad;}int uiRot = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();double uiRad = Math.PI / 2 * uiRot;rad -= uiRad;gsView.setRotation(rad);}

GSensitiveView是擴展ImageView的自定義類，主要是根據旋轉角度繪制圖片：

private static class GSensitiveView extends ImageView {private Bitmap image;private double rotation;private Paint paint;public GSensitiveView(Context context) {super(context);BitmapDrawable drawble = (BitmapDrawable) context.getResources().getDrawable(R.drawable.budaow);image = drawble.getBitmap();paint = new Paint();}@Overrideprotected void onDraw(Canvas canvas) {// super.onDraw(canvas); double w = image.getWidth();double h = image.getHeight();Rect rect = new Rect();getDrawingRect(rect);int degrees = (int) (180 * rotation / Math.PI);canvas.rotate(degrees, rect.width() / 2, rect.height() / 2);canvas.drawBitmap(image, // (float) ((rect.width() - w) / 2),// (float) ((rect.height() - h) / 2),// paint);}public void setRotation(double rad) {rotation = rad;invalidate();}}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的获取Android设备的方向 ，使用加速度重力传感器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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