Question

如何获得表示设备背面相对于地球坐标指向方向的方向向量？

例如，如果放在桌子上（屏幕朝上），它应该读取[0,0，-1]，如果垂直朝北，则应该读取[1,0,0]等。

我知道如何从航向，俯仰和滚转计算它，只要它们相对于地球坐标。要清楚这里，我不是在寻找角速度，而是寻找相对于与地球相切的平面的实际当前角度。因此，如果设备垂直保持朝北，角度“alpha”应为0或360，角度“beta”应为90，“gamma”应为0.我无法弄清楚如何获取这些值任

我整天都在阅读API，但我仍然无法找到如何获得这些内容。

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    // ?    
}

感谢您的任何见解。

Answer 1

SensorManager.getRotationMatrix()执行下面列出的内容，在我发现之前编写。我将留下额外的解释，因为如果你想纠正磁性和真北之间的差异，你仍然需要它。

粗略算法是获取旋转矩阵，乘以它的向量[0,0,-1]，然后将其调整到您的坐标系。为什么？ Android文档为设备和世界提供坐标系

device world

注意Android设备中的[0,0,-1]坐标垂直向后远离屏幕。如果将旋转矩阵R乘以此向量，当设备在桌面上朝向您时，您将获得[0,0,-1]世界坐标。当它直立朝北时，你会得到[0,-1,0]，这表示你已经选择了一个坐标系，其中x和y相对于Android系统进行了交换，但这只是改变惯例。

注意R * [0,0,-1]^T只是R否定的第三列。从这里我得到了伪代码：

getRotationMatrix(R);
Let v = first three elements of third column of R.
swap v[0] and v[1]

这应该得到你想要的东西。

有关getRotationMatrix()正在做什么的其他信息如下。

您需要两个加速度计数据来确定方向“向下”和磁力计数据以确定方向“北”。您将不得不假设加速度计仅感测重力（设备静止或以稳定速度移动）。然后，您需要将磁力计矢量投影到垂直于重力矢量的平面上（因为磁场通常不与地球表面相切）。这给你两个轴。第三个是正交的，因此可以通过叉积计算。这为您提供了设备系统中的地球坐标向量。看起来你想要地球坐标中的逆：设备坐标。为此，只需构造方向余弦矩阵并反转。

我将补充说，上面的讨论假设磁力计矢量指向北方。我认为（从高中科学！）它实际上是朝向磁性南方，但手头没有设备所以无法尝试。当然，根据你在地球上的位置，磁北/南与真实不同，为0到180度。您可以检索GPS坐标并计算实际偏移量。

如果您不熟悉完成这些操作所需的数学，我可以进一步解释，但必须稍后解释。

Answer 2

阅读本页：http://developer.android.com/reference/android/hardware/Sensor.html

在API 8及更高版本中，有“虚拟”传感器，它们是通过组合所有可用传感器和适当滤波器的输入而生成的。 “TYPE_ORIENTATION”传感器为您提供设备的通用方向，但由于某些方向的故障状态，此接口已弃用。新传感器是TYPE_ROTATION_VECTOR（API 9及更高版本），它将您的设备方向作为四元数。这真的是最好的传感器，但它背后的数学有点重。

如果失败了，你所做的就是调用SensorManager.getRotationMatrix（），传递最新的重力和磁力计数据。这将返回一个旋转矩阵，可用于将矢量从设备坐标转换为世界坐标，反之亦然（只需转置矩阵以反转它）。

getOrientation（）函数可以为您提供航向，俯仰和滚转，但它们具有与TYPE_ORIENTATION传感器相同的故障状态。

Examples:

  Device flat on a table, top facing north:
    1  0  0
    0  1  0
    0  0  1

  Tilted up 30 degrees (rotated about X axis)
    1   0      0
    0   0.86  -0.5
    0   0.5    0.86

  Device vertical (rotated about X axis), facing north:
    1  0  0
    0  0 -1
    0  1  0

  Device flat on a table, top facing west:
    0 -1  0
    1  0  0
    0  0  1

  Device rotated about its Y axis, onto its left side, top
  facing north:
    0  0 -1
    0  1  0
    1  0  0

以下是一些您可能会觉得有用的示例代码：

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    long now = event.timestamp;     // ns

    switch( event.sensor.getType() ) {
      case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
        gData[0] = event.values[0];
        gData[1] = event.values[1];
        gData[2] = event.values[2];
        break;
      case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
        mData[0] = event.values[0];
        mData[1] = event.values[1];
        mData[2] = event.values[2];
        haveData = true;
        break;
    }

    if( haveData ) {
        double dt = (now - last_time) * .000000001;

        SensorManager.getRotationMatrix(R1, Imat, gData, mData);
        getOrientation(R1, orientation);
        pfdView.newOrientation(orientation[2], (float)dt);


        Log.d(TAG, "yaw: " + (int)(orientation[0]*DEG));
        Log.d(TAG, "pitch: " + (int)(orientation[1]*DEG));
        Log.d(TAG, "roll: " + (int)(orientation[2]*DEG));

        acft.compass = orientation[0];

        last_time = now;
    }
}

在Android中获取方向矢量

2 个答案: