垂直运动传感器

Question

我正在开发一款需要检测垂直运动的Android应用程序。向上移动平板电脑时，陀螺仪，加速度计和线性加速度传感器会给出相应的值，表示向上或向下运动。

我遇到的问题是，当您将平板电脑向用户倾斜或远离用户时，这些传感器也会读取向上/向下的动作。例如，陀螺仪中的x值表示垂直平面。但是当您向前倾斜设备时，x值将会改变。 当我做这个动作时，读取垂直运动的同一个传感器为此读取一个值。

其他传感器也是如此。我试图使用方向与陀螺仪结合来制作条件语句，如果音高没有变化，但是x变量上升/下降，那么我们就有垂直运动。这个问题是，如果用户向上移动但略微倾斜，它将不再起作用。我也试过这样做，如果倾斜有变化，那么就没有垂直运动了。但是迭代速度如此之快，以至于倾斜度可能会有1/100秒的变化，但下一次却没有。

有什么方法可以只读取垂直变化，而不是设备间距的变化吗？

以下是我想要检测的内容：

编辑：

“请提出一个数学上合理的定义，你认为'向上移动'。” 这是我最初的问题，如何编写一个函数来定义平板电脑何时向上或向下移动？我认为垂直翻译向上移动。现在我该怎么检测到这个？我根本不知道从哪里开始，谢谢。

Answer 1

好的，虽然这个问题相当陈旧，但我在目前的答案和评论中看到了很多混淆，所以如果有人发现这一点，我打算清除一些事情。

陀螺仪

首先，陀螺仪不能根据您的定义（平移运动）测量垂直运动。它测量每个轴的旋转 ，如下图所示。因此，让您向前和向后倾斜设备确实围绕x轴旋转，因此您将在陀螺仪传感器的x值中看到非零值。

  

陀螺仪中的x值代表垂直平面。

我不确定＆＃34;垂直平面＆＃34;是什么意思，但x值当然不代表平面本身，也不代表平面内设备的方向。

陀螺仪传感器的x值表示设备围绕x轴的当前角速度（例如，旋转的变化）。

  

但是当你向前倾斜设备时，x值会改变。当我做这个动作时，读取垂直运动的同一个传感器为此读取一个值。

不太清楚你在这里指的是什么。 ＆＃34;读取垂直运动的相同传感器＆＃34;我假设是陀螺仪，但如前所述，它不会读取垂直运动。它完全符合它在锡上的说法。

设备坐标系

这更像是回答用户阿里的回答，而不是原始问题，但在任何一种情况下都是相关的。

线性加速度传感器（或任何其他传感器）的各个输出以设备的坐标系表示，如上图所示。这意味着如果稍微旋转设备，输出将不再平行于之前与之重合的任何世界轴。因此，您必须强制设备处于应用程序的特定方向，或考虑新的方向。

ROTATION_VECTOR传感器结合四元数数学或getRotationMatrixFromVector()方法，是将测量值从设备坐标转换为世界坐标的一种方法。还有其他方法可以实现相同的目标，但一旦实现，您握住设备的方式对于测量垂直运动无关紧要。

在任何一种情况下，您要查找的轴都是y轴，而不是z轴。

（如果你的意思是＆＃34;沿着设备y轴＆＃34;＆＃34;垂直＆＃34;，那么只需忽略所有方向的东西，只使用线性加速度传感器）

噪声

你在问题​​中提到了一些有关噪音和更新率的问题，所以我在这里只提一下。从经常变化的事物中获取漂亮，一致的数据的最简单和最常见的方法之一是使用低通滤波器。什么类型的过滤器最好取决于应用程序，但我发现在大多数情况下exponential moving average filter是可行的。

完成思路

请注意，如果您正确考虑方向，您的变换后的线性加速度输出将很好地近似垂直运动（好的，运动变化），而不会滤除任何噪音。

此外，如果您想测量垂直＆＃34;运动＆＃34;，如在速度中，您需要集成加速度计输出。出于各种原因，在大多数情况下，这并不是很好，尽管在速度的情况下它不那么严重，而不是试图测量位置。

Answer 2

好的，我怀疑这只是部分答案。

如果要检测垂直移动，只需要线性加速度，设备方向无关紧要。参见

iOS - How to tell if device is raised/dropped (CoreMotion)

或

how to calculate phone's movement in the vertical direction from rest?

出于某种原因，您也关注设备方向，我不知道为什么。我怀疑你想要发现别的东西。所以请告诉我们更多，然后我会改进我的答案。

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<强>更新

  

我阅读了关于coremotion的文章，你提到较高的z较低的x和y意味着垂直运动，你能详细说明吗？

我会写伪代码。您测量了(x, y, z)线性加速度矢量。计算

rel_z = z/sqrt(x^2+y^2+z^2+1.0e-6)

如果rel_z > 0.9则朝向z方向的加速度占主导地位（垂直运动）。请注意，常量0.9是任意的，可能需要调整（应该是小于1的正数）。 1.0e-6是为了避免意外划分为零。

您可能需要添加另一个z足够大的约束。我不知道你的设备，它是否测量重力为1或9.81。我认为它测量为1。

总而言之：

if (rel_z > 0.9 && abs(z) > 0.1) { // we have vertical movement

同样，常量0.1是任意的，可能需要调整。应该是积极的。

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更新2

  

我不想要这个，因为向我旋转它不会向上移动

向上移动：质心向上移动。我的代码有正确的行为。

请提出一个数学上合理的定义，即你认为“向上移动”。