Android手机方向概述（包括指南针）

我一直试图绕过Android方向传感器。我以为我明白了。然后我意识到自己没有。现在我想（希望）我再次感觉更好，但我仍然不是100％。我将尝试解释我对此的零散理解，并希望如果我在部分内容上有误或填写任何空白，人们将能够纠正我。

我想象我正站在经度0度（本初子午线）和纬度0度（赤道）上。这个位置实际上是在非洲沿海的大海中，但请耐心等待。我将手机握在脸前，使手机的底部指向我的脚；我正对着北方（正对格林威治），因此电话的右侧将东方指向非洲。在这个方向上（参考下图），我的X轴指向东方，Z轴指向南方，Y轴指向天空。

现在，手机上的传感器使您可以在这种情况下确定设备的方向（而不是位置）。这部分总是让我感到困惑，可能是因为在我接受某项功能之前，我想先了解一下它们是如何工作的。似乎手机结合了两种不同的技术来确定其方向。

在开始之前，请想象一下，以上述方向站在纬度和经度为0度的那片假想土地上。还要想象一下，您被蒙住双眼并将鞋子固定在游乐场的环形交叉路口上。如果有人将您向后推，您将跌倒（朝北）并伸出双手来摔倒。同样，如果有人将您的左肩推开，您的右手就会摔倒。您的内耳具有“重力感应器” （youtube片段），可让您检测自己是向前/向后跌倒，还是向左/向右跌倒或向下（或向上！）跌倒！因此，人类可以检测到与手机相同的X和Z轴周围的对齐和旋转。

现在，假设有人现在在回旋处将您旋转90度，因此您现在正对着东方。您正在绕Y轴旋转。该轴是不同的，因为我们无法对其进行生物学检测。我们知道我们成一定角度，但我们不知道相对于地球磁北极的方向。相反，我们需要使用外部工具……电磁罗盘。这使我们能够确定我们所面对的方向。我们的手机也是如此。

现在，手机还具有3轴加速度计。我没有知道它们实际上是如何工作的，但我将其可视化的方式是将重力想象为恒定且均匀的“雨”从天上掉下来，并想象上图中的轴为可以检测流过的雨量的管子。当手机直立时，所有的雨水都会流过Y型“管”。如果逐渐旋转手机，使其屏幕面向天空，则通过Y的雨水量将减少至零，而通过Z的雨量将稳步增加，直到最大量的雨水通过。同样，如果我们现在将手机倾斜到其侧面，则X形管最终将聚集最大的雨量。因此，根据手机的方向，通过测量流经3根管子的雨水量，可以计算出方向。

该电话还具有一个电子指南针，其行为类似于普通指南针-它的“虚拟针”指向磁性北极。Android会合并来自这两个传感器的信息，以便每当生成一个SensorEventof 时，TYPE_ORIENTATION该values[3]数组便会具有
值[0]：方位角-（位于北磁北的罗盘）
值[1]：螺距，绕x轴旋转（是电话）向前或向后倾斜）
值[2]：围绕y轴滚动，旋转（手机向左或向右倾斜）

因此，我认为（即我不知道）Android提供方位角（罗盘方位角）而不是读取第三个加速度计的原因是罗盘方位角更有用。我不确定他们为什么不赞成使用这种类型的传感器，因为现在看来您需要在系统中为SensorEventtype 为的注册一个侦听器TYPE_MAGNETIC_FIELD。value[]需要将事件的数组传递到SensorManger.getRotationMatrix(..)方法中以获得旋转矩阵（请参见下文），然后将其传递到SensorManager.getOrientation(..)方法中。有谁知道为什么Android团队不赞成使用Sensor.TYPE_ORIENTATION？这是效率的事情吗？这是对类似问题的评论中所隐含的含义，但是您仍然需要在该注释中注册其他类型的侦听器。开发/示例/指南针/src/com/example/android/compass/CompassActivity.java示例。

我现在想谈谈旋转矩阵。（这是我最不确定的地方）因此，在上面我们有Android文档中的三个数字，我们将它们称为A，B和C。

A = SensorManger.getRotationMatrix（..）方法图，它表示世界坐标系

B = SensorEvent API使用的坐标系。

C = SensorManager.getOrientation（..）方法图

因此，我的理解是A代表“世界坐标系”，我认为这是指行星上的位置以（纬度，经度）加上可选的（海拔）的方式给出的方式。X是“东”坐标，Y是“北”坐标。Z指向天空并代表高度。

手机坐标系如图B所示是固定的。其Y轴始终指向顶部。手机会不断计算旋转矩阵，并允许在两者之间进行映射。因此，我是否认为旋转矩阵将B的坐标系转换为C是正确的？因此，当您调用SensorManager.getOrientation(..)方法时，将使用values[]与图C相对应的值的数组。当电话指向天空时，旋转矩阵为单位矩阵（矩阵数学等价为1），这意味着在对齐设备时不需要映射与世界坐标系。

好。我想我最好现在停止。就像我之前说过的那样，我希望人们能告诉我我在哪里弄糟或帮助了人们（或使人们更加困惑！）。

您可能想要查看“ 一屏转值得另一篇” 一文。它说明了为什么需要旋转矩阵。

简而言之，即使旋转设备，手机的传感器也始终使用相同的坐标系。

在未锁定到单个方向的应用程序中，旋转设备时，屏幕坐标系会更改。因此，当设备从其默认查看模式旋转时，传感器坐标系不再与屏幕坐标系相同。在这种情况下，旋转矩阵用于将A转换为C（B始终保持固定）。

这是一个代码片段，向您展示如何使用它。

SensorManager sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);

// Register this class as a listener for the accelerometer sensor
sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
// ...and the orientation sensor
sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD),
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);

//...
// The following code inside a class implementing a SensorEventListener
// ...

float[] inR = new float[16];
float[] I = new float[16];
float[] gravity = new float[3];
float[] geomag = new float[3];
float[] orientVals = new float[3];

double azimuth = 0;
double pitch = 0;
double roll = 0;

public void onSensorChanged(SensorEvent sensorEvent) {
    // If the sensor data is unreliable return
    if (sensorEvent.accuracy == SensorManager.SENSOR_STATUS_UNRELIABLE)
        return;

    // Gets the value of the sensor that has been changed
    switch (sensorEvent.sensor.getType()) {  
        case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
            gravity = sensorEvent.values.clone();
            break;
        case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
            geomag = sensorEvent.values.clone();
            break;
    }

    // If gravity and geomag have values then find rotation matrix
    if (gravity != null && geomag != null) {

        // checks that the rotation matrix is found
        boolean success = SensorManager.getRotationMatrix(inR, I,
                                                          gravity, geomag);
        if (success) {
            SensorManager.getOrientation(inR, orientVals);
            azimuth = Math.toDegrees(orientVals[0]);
            pitch = Math.toDegrees(orientVals[1]);
            roll = Math.toDegrees(orientVals[2]);
        }
    }
}

滚动是重力的函数，90度滚动会将所有重力放入x寄存器。

节距相同，向上倾斜90度会将所有重力分量放入y寄存器。

偏航/航向/方位角对重力没有影响，它始终与重力成直角，因此无论您面对重力的哪种方式都可以测量。

这就是为什么您需要一个指南针进行评估的原因，也许这很有意义？

看看这个：Stackoverflow.com：Q.5202147

在3个图A，B，C之前，您似乎基本上是对的。之后，您会感到困惑。

我遇到了这个问题，所以我规划了在不同方向发生的事情。如果设备以横向方式安装，例如在汽车上安装，则指南针的“度”似乎在269（在西和北之间）上方从0-275（顺时针方向）运行，则从-90倒数到0，然后从0转发到269。270变为-90

仍处于风景中，但将设备放在其背面，我的传感器给出0-360。在纵向模式下，它可以以0-360的速度运行，既可以仰卧，也可以纵向站立。

希望可以帮助某人