【轉】磁場傳感器和方位(上)


 

http://blog.csdn.net/flowingflying/article/details/43233315

 

磁場傳感器(Magnetic Field Sensors)

磁場傳感器可以用來檢測磁場大小,和加速度傳感器一樣,有x、y、z軸三個方向,單位為uT(microteslas)。磁場傳感器也稱為compass(指南針),在uses-feature中使用android.hardware.sensor.compass作為其名字。說實在的,單看磁場數值也看不出所以然。

說個故事,單位部門調整,一撥同事到10樓,這是上下移動實驗室的夾層,下面是移動網絡(有4G小基站)實驗室。一聽要挪過去,各個憂心忡忡,這輻射如何辦?按秘書的說法,怎么辦,涼拌。正好玩磁場傳感器,雖然magnetic不是electromagnetic,電場、磁場相互作用,在具體的都還給老師了。手頭上也沒有什么能夠進行測試的,就用磁場傳感器測一測。這種事情多半都是自己嚇自己,智能手機將成為摸金校尉的必備工具。

下面是小例子代碼片段:

public class MagneticFieldSensorActivity extends Activity implements SensorEventListener{
    ...... 
   @Override 
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        ...... 
        sensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE); 
        sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);       
    } 

    ...... //注冊和注銷磁場傳感器監聽器 

    private int count = 1; 
    @Override 
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) { 
        if( count++ == 20){ //磁場傳感器很敏感,每20個變化,顯示一次數值
            double value = Math.sqrt(event.values[0]*event.values[0] + event.values[1]*event.values[1]
                    +event.values[2]*event.values[2]); 
            String str = String.format("X:%8.4f , Y:%8.4f , Z:%8.4f \n總值為:%8.4f",
                    event.values[0],event.values[1],event.values[2],value);             
            count = 1; 
            tv.setText(str); 
        }            
    } 

    @Override 
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
        // Nothing here    
    }     
}

方位傳感器(Orientation Sensors)

磁場傳感器和加速度傳感器結合可或者設備擺放角度,兩者結合可以獲取方位。這些計算由Android代勞了,SensorManager提供getRotationMatrix(),獲得轉動的矩陣,並進一步通過getOrientation()獲得方位矩陣。Android還有方位傳感器(orientation Sensors),不是物理實體,而是通過acceleration傳感器和磁場感應器來獲取方位,而在Android2.2開始方位傳感器就被deprecated了。

設備擺放情況通過azimuth、pitch和roll來表示。

azimuth即方位角,就是手機方向和正北的夾角,百度百科這樣描述方位角:是從某點的指北方向線起,依順時針方向到目標方向線之間的水平夾角。pitch和roll可能是引用了航天的術語。azimuth,pitch和roll分別是z軸、X軸和Y軸的旋轉角度。

老方法采用orientation傳感器,azimuth從0~360。pitch是在x軸方向的轉動角度,其實就是Y軸和水平面的仰角,范圍為-180~180,正的為朝下(手機頭低於水平面),負的為朝上,pitch的方向逆時針為正。roll是Y軸防線的轉動角度,實際就是X軸和水平面的角度,范圍在-90~90,同樣逆時針為正,右軸高於左軸時為正,右軸高於左軸時為負。

新的方法,azimuth的范圍是-180~180,當然我們可以進行適當的處理,如果小於零,則加360,這樣就可以和orientation的得到的值一樣。需要注意的是pitch的范圍是-90~90,機頭上翹為負;roll的范圍是-180~180,和老方法相反,右軸高時為負。

這兩種方式的數值可能會使人有些迷糊,我們在使用之前先查文檔弄清楚就是了。我曾經有個疑惑為何有兩個數值的范圍是360度,其中一個數值只有180度。想想球面就知道了,以地球儀為例,經度范圍是360°,維度范圍是180°,就可以確定球面上的任何一點,以球心到該點假設是手機中軸線,還有一個圍繞Y軸360°轉的角度的第三維,這就可以確定所有的排放方式。

小例子

下面小例子我們將同時展現新舊兩種方式。

public class VirtualJax extends Activity implements SensorEventListener{ 
    ... ... //注冊和注銷傳感器監聽器,本例涉及三個傳感器(加速度傳感器、地磁傳感器和方位傳感器),可以用sensorManager.unregister(this)注銷監聽器所涉及的全部傳感器。
   
    private Sensor accelSensor = null, compassSensor = null, orientSensor = null;
    private float[] accelValues = new float[3], compassValues = new float[3],orientValues = new float[3];
    private boolean ready = false; //檢查傳感器是否正常工作,即是否同時具有加速傳感器和磁場傳感器。 
    private float[] inR = new float[9]; 
    private float[] inclineMatrix = new float[9]; 
    private float[] prefValues = new float[3]; 
    private double mInclination; 
    private int count = 1; 
    
    @SuppressWarnings("deprecation") //因為orientaion已經不再使用,為了不要顯示warning,加上此標識
    @Override 
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) { 
        //【1】將相關傳感器的數值分別讀入accelValues,compassValues(磁力感應器的數值)和orientValues數組中
        switch(event.sensor.getType()){ 
        case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER: 
            for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                accelValues[i] = event.values[i]; 
            } 
            if(compassValues[0] != 0) //如果accelerator和magnetic傳感器都有數值,設置為真 
                ready = true; 
            break; 
            
        case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD: 
            for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                compassValues[i] = event.values[i]; 
            } 
            if(accelValues[2] != 0) //檢查accelerator和magnetic傳感器都有數值,只是換一個軸向檢查
                ready = true; 
            break; 
            
        case Sensor.TYPE_ORIENTATION: 
            for(int i = 0 ; i < 3 ; i ++){ 
                orientValues[i] = event.values[i]; 
            } 
            break; 
        } 
        
        if(!ready) 
            return; 
    
      //【2】根據加速傳感器的數值accelValues[3]和磁力感應器的數值compassValues[3],進行矩陣計算,獲得方位
        //【2.1】計算rotation matrix R(inR)和inclination matrix I(inclineMatrix) 
        if(SensorManager.getRotationMatrix(inR, inclineMatrix, accelValues, compassValues)){
            /* 【2.2】根據rotation matrix計算設備的方位。,范圍數組: 
            values[0]: azimuth, rotation around the Z axis. 
            values[1]: pitch, rotation around the X axis. 
            values[2]: roll, rotation around the Y axis.*/ 
           SensorManager.getOrientation(inR, prefValues); 
           //【2.2】根據inclination matrix計算磁仰角,地球表面任一點的地磁場總強度的矢量方向與水平面的夾角。
             mInclination = SensorManager.getInclination(inclineMatrix); 
            
           //【3】顯示測量值 
            if(count++ % 100 == 0){ 
                doUpdate(null); 
                count = 1; 
            } 
            
        }else{ 
            Toast.makeText(this, "無法獲得矩陣(SensorManager.getRotationMatrix)", Toast.LENGTH_LONG);
            finish(); 
        } 
        
    } 

   //【3】顯示測量值 
    public void doUpdate(View v){ 
        if(!ready) 
            return; 
        //preValues[0]是方位角,單位是弧度,范圍是-pi到pi,通過Math.toDegrees()轉換為角度
        float mAzimuth = (float)Math.toDegrees(prefValues[0]); 
        /*//糾正為orientation的數值。 
         * if(mAzimuth < 0) 
            mAzimuth += 360.0;*/ 
        
        String msg = String.format("推薦方式:\n方位角:%7.3f\npitch: %7.3f\nroll: %7.3f\n地磁仰角:%7.3f\n",
                mAzimuth,Math.toDegrees(prefValues[1]),Math.toDegrees(prefValues[2]),
                Math.toDegrees(mInclination)); 
        nowOne.setText(msg); 
        
        msg = String.format("老方式:\n方位角:%7.3f\npitch: %7.3f\nroll: %7.3f", 
                orientValues[0],orientValues[1],orientValues[2]); 
        oldOne.setText(msg);          
    }    
    
}

運行結果如下:

相關小例子代碼:Pro Android學習:傳感器小例子

相關鏈接:我的Android開發相關文章


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM