关于Android 传感器坐标与读数的进一步讨论
關于Android 傳感器坐標與讀數的進一步討論
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之前一些相關的討論見：
? Android Sensors (3) 傳感器坐標系統
? Android Sensors (5) 運動傳感器 Motion Sensors?
? Android Sensors (6) 位置傳感器 Position Sensors?
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傳感器分類
總體來說，傳感器分為運動傳感器和位置傳感器兩種。（此處忽略了一些溫度、光照等環境傳感器）。
運動傳感器用來監測設備的運動，比如傾斜、震動和搖擺。運動傳感器包括：加速度計、陀螺儀、重力感應器、線性加速度計、旋轉向量傳感器。
位置傳感器用來監測設備的位置，即相對于世界坐標系的位置。包括地磁場傳感器、接近傳感器和方向傳感器。
（方向傳感器是基于軟件的，根據加速度計和地磁場傳感器導出）。
可以看出，手機的上述傳感器讀數，需要涉及到兩個坐標系，一個是相對于手機自身，一個是相對于世界位置。
上面很多傳感器是測量手機自身姿態的，那么它們讀出的數是相對于手機坐標系的；
另一些傳感器和方法，目的是測量手機在世界坐標系中的位置，那么它們的讀數就是相對于世界坐標系的。
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手機的自然坐標系
當一個設備被放在其默認的方向上時，X軸是水平指向右的，Y軸是垂直向上的，Z軸是指向屏幕正面之外的，即屏幕背面是Z的負值。
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當設備運動或者旋轉的時候，這些坐標軸是不會改變的，即它們是跟隨手機的。
即是說，手機坐標系是跟隨設備的自然方向的（但是請記住自然方向不一定是豎直，比如平板它的自然方向就很有可能是橫向）。
使用這個坐標系的傳感器：
- ?Acceleration sensor
- Gravity sensor
- Gyroscope
- Linear acceleration sensor
- Geomagnetic field sensor
即是說它們的度數顯示了在手機的這三個軸上的數字大小。
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屏幕旋轉
常常要考慮屏幕的旋轉，即屏幕畫面相對于自然方向的旋轉。
于是就需要使用?getRotation()方法來獲取屏幕的旋轉值。
這個方法是Display類中的，跟傳感器不相關。
這個方法的返回值只對應0，90,180,270四種旋轉情況，它說明屏幕顯示區域的旋轉情況。
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世界坐標系
有一些傳感器和方法使用相對于世界的坐標系，因為它們返回的數據反映設備相對于地球及真實環境的位置信息。
請見getOrientation()?方法，getRotationMatrix()?方法，Orientation Sensor, 和?Rotation Vector Sensor。下面各自介紹。
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getRotationMatrix()
getRotationMatrix()方法說明中，定義的世界坐標系如下：
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X軸平行于地面，指向東方。
Y軸平行于地面，指向北極方向。
Z軸垂直于地面，指向天空。
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getOrientation()
getOrientation()?方法中所用的坐標系與上面的不同：
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X軸平行于地面，指向西方；
Y軸平行于地面，指向地磁場北極。
Z軸垂直于地面，指向地心。
getOrientation方法的返回值表示：
values[0]: azimuth, rotation around the Z axis.
values[1]: pitch, rotation around the X axis.
values[2]: roll, rotation around the Y axis.
并且這三個角度值都是以弧度做單位，逆時針方向為正。
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方向傳感器的返回值說明
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方向傳感器是利用加速度計和地磁場傳感器得到自己的數據。
方向傳感器比較特殊，因為它的數值是相對于絕對方向的。它得到的是手機設備的絕對姿態值。
一個方向傳感器得到的三維數據如下：
（參見http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_position.html#sensors-pos-orient）
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方向傳感器返回的都是角度值，以度數為單位。
注意下面說的x、y、z軸均是手機自身的坐標軸。
第一個角度：Azimuth (degrees of rotation around the z axis).
表示手機自身的y軸與地磁場北極方向的角度，即手機頂部朝向與正北方向的角度。
（This is the angle between magnetic north and the device's y axis. ）
當手機繞著自身的z軸旋轉時，該角度值將發生改變。
例如該角度值為0時，表示手機頂部指向正北；該角度為90度時，代表手機頂部指向正東；該角度為180度時，代表手機頂部指向正南；該角度為270度時，代表手機頂部指向正西。
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第二個角度：Pitch (degrees of rotation around the x axis).
表示手機頂部或尾部翹起的角度。
當手機繞著自身的x軸旋轉，該角度會發生變化，值的范圍是-180到180度。
當z軸正向朝著y軸正向旋轉時，該角度是正值；當z軸正向朝著y軸負向旋轉時，該角度是負值。
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假設將手機屏幕朝上水平放在桌子上，如果桌子是完全水平的，該角度應該是0。
假如從手機頂部抬起，直到將手機沿x軸旋轉180度（屏幕向下水平放在桌面上），這個過程中，該角度值會從0變化到-180。
如果從手機底部開始抬起，直到將手機沿x軸旋轉180度（屏幕向下水平放在桌面上），該角度的值會從0變化到180。
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第三個角度：Roll (degrees of rotation around the y axis).
表示手機左側或右側翹起的角度。
當手機繞著自身x軸旋轉時，該角度值將會發生變化，取值范圍是-90到90度。
當z軸正向朝著x軸正向旋轉時，該角度是負值；
當z軸正向朝著x軸負向旋轉時，該角度是正值。
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（這里跟官方文檔的說法有點不太一致，即第三個角度的正負號正好相反，我不知道是文檔寫錯了，還是它用了別的什么坐標系）。
因為通過真機測試，結果如下：
將手機屏幕朝上水平放在桌子上，如果桌子是完全水平的，該角度應該是0。
假如將手機左側逐漸抬起，直到將手機沿Y軸旋轉90度（手機與桌面垂直），在這個旋轉過程中，該角度會從0變化到-90。
如果從手機的右側開始抬起，直到將手機沿Y軸旋轉90度（手機與桌面垂直），該角度的值會從0變化到90度。
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其他說明：
由于需要計算，所以方向傳感器的準確度和精度都會受到影響。
官方文檔上說，只有當第三個roll的角度值為0的時候得到的值比較可靠。
specifically, this sensor is only reliable when the roll component is 0。
所以從Android 2.2 (API level 8)開始，不建議使用方向傳感器。
建議使用?getRotationMatrix()和getOrientation()?結合來計算方向值。
也可以利用 remapCoordinateSystem()方法來進行一些方向值向其他坐標系的轉換。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的关于Android 传感器坐标与读数的进一步讨论的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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