帶有g(shù)-sensor的Android設(shè)備上可通過(guò)API獲取到設(shè)備的運(yùn)動(dòng)加速度，應(yīng)用程序通過(guò)一些假設(shè)和運(yùn)算，可以從加速度計(jì)算出設(shè)備的方向

獲取設(shè)備運(yùn)動(dòng)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(guò) SendorEvent 回調(diào)參數(shù)獲得當(dāng)前設(shè)備在坐標(biāo)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(biāo)系為：

我暫且稱之為“設(shè)備坐標(biāo)系”吧，設(shè)備坐標(biāo)系是固定于設(shè)備的，與設(shè)備的方向（在世界坐標(biāo)系中的朝向）無(wú)關(guān)

精確地說(shuō)，Sensor Event 所提供的加速度數(shù)值，是設(shè)備以地球?yàn)閰⒄瘴锏募铀俣葴p去重力加速度的疊加后的值。我是這樣理解的：當(dāng)以重力加速度g向地面作自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，手機(jī)處于失重狀態(tài)，g-sensor以這種狀態(tài)作為加速度的0；而當(dāng)手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)（相對(duì)于地面）時(shí)，為了抵御自由落體運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，它有一個(gè)反向（向上）的g的加速度。因此，得出一個(gè)結(jié)論：當(dāng)設(shè)備處于靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它有一個(gè)垂直地面向上的g的加速度，這個(gè)g投影到設(shè)備坐標(biāo)系的x、y、z軸上，就是SensorEvent 提供給我們的3個(gè)分量的數(shù)值。在“設(shè)備處于靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的假設(shè)的前提下，可以根據(jù)SensorEvent所提供的3個(gè)加速度分量計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于地面的方向

前面所提到的“設(shè)備的方向”是一個(gè)含糊的說(shuō)法。這里我們精確地描述設(shè)備方向?yàn)?#xff1a;以垂直于地面的方向?yàn)檎较?#xff0c;用設(shè)備坐標(biāo)系x、y、z軸與正方向軸之間的夾角Ax、Ay、Az來(lái)描述設(shè)備的方向，如下圖所示。可以看出，設(shè)備還有一個(gè)自由度，即：繞著正方向軸旋轉(zhuǎn)，Ax、Ay、Az不變。但Ax、Ay、Az的約束條件，對(duì)于描述設(shè)備相對(duì)于正方向軸的相對(duì)位置已經(jīng)足夠了。如果需要完全約束設(shè)備相對(duì)于地面的位置，除了正方向軸外，還需要引入另一個(gè)參照軸，例如連接地球南、北極的地軸（如果設(shè)備上有地磁強(qiáng)度Sensor，則可滿足該約束條件）

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

根據(jù)3D矢量代數(shù)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(jù)Gx、Gy、Gz，可以計(jì)算出Ax、Ay、Az

在x-y平面上的2D簡(jiǎn)化

當(dāng)Ax、Ay確定時(shí)，Az有兩種可能的值，二者相差PI，確定了設(shè)備屏幕的朝向是向上還是向下。大多數(shù)情況下，我們只關(guān)心Ax、Ay（因?yàn)槌绦騏I位于x-y平面？），而忽略Az，例如，Android的屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)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?cè)O(shè)Gx與Gy的矢量和為g'（即：g在x-y平面上的投影），將計(jì)算簡(jiǎn)化到x-y 2D平面上。記y軸相對(duì)于g'的偏角為A，以A來(lái)描述設(shè)備的方向。以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?#xff0c;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(shù)值范圍為[0, PI]；而A>PI時(shí)，Gx=g'*sin(A)<0，因此，根據(jù)Gx的符號(hào)分別求A的值為：

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

注意：由于cos函數(shù)曲線關(guān)于直線x=n*PI 對(duì)稱，因此arccos函數(shù)的曲線如果在y軸方向[0, 2*PI]范圍內(nèi)補(bǔ)全的話，則關(guān)于直線y=PI對(duì)稱，因此有上面當(dāng)Gx<0時(shí)的算法

考慮應(yīng)用程序的屏幕旋轉(zhuǎn)

前面計(jì)算出了Android設(shè)備的“物理屏幕”相對(duì)于地面的旋轉(zhuǎn)角度，而應(yīng)用程序的UI又相對(duì)于“物理屏幕”存在0、90、180、270度4種可能的旋轉(zhuǎn)角度，要綜合考慮進(jìn)來(lái)。也就是說(shuō)：

• UI相對(duì)于地面的旋轉(zhuǎn)角度=物理屏幕相對(duì)于地面的旋轉(zhuǎn)角度-UI相對(duì)于物理屏幕的旋轉(zhuǎn)角度

Android應(yīng)用獲取屏幕旋轉(zhuǎn)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(jù)上面的算法，我寫(xiě)了一個(gè)“不倒翁”的Demo，當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)，不倒翁始終是站立的。軟件市場(chǎng)上不少“水平尺”一類的應(yīng)用，其實(shí)現(xiàn)原理應(yīng)該是與此相同的

下載Demo源代碼

Activity實(shí)現(xiàn)了SensorEventListener，并且注冊(cè)到SensorManager。同時(shí)設(shè)置屏幕方向固定為L(zhǎng)ANDSCAPE：

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(dāng)g-sensor數(shù)據(jù)變化時(shí)的回調(diào)如下。這里就是根據(jù)我們前面推論的算法計(jì)算出UI旋轉(zhuǎn)的角度，并且調(diào)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(kuò)展ImageView的自定義類，主要是根據(jù)旋轉(zhuǎn)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(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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