Question

假设您在屏幕朝向您的前方垂直握住iphone / ipad，纵向。您将设备倾斜到一侧，使屏幕朝向您。如何使用CMMotionManager测量静态倾斜角度？这似乎是一个简单的问题应该有一个简单的答案，但我找不到任何不会消失在四元数和旋转矩阵中的方法。

有人能指出一个有效的例子吗？

Answer 1

查看gravity：

self.deviceQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
self.motionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
self.motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 5.0 / 60.0;

// UIDevice *device = [UIDevice currentDevice];

[self.motionManager startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical
                                                        toQueue:self.deviceQueue
                                                    withHandler:^(CMDeviceMotion *motion, NSError *error)
{
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        CGFloat x = motion.gravity.x;
        CGFloat y = motion.gravity.y;
        CGFloat z = motion.gravity.z;
    }];
}];

使用此参考框架（CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical），如果z接近零，则将其保持在与地面垂直的平面上（例如，就好像是将其靠在墙上）当您在该平面上旋转它时，x和y值会发生变化。垂直是x接近零且y接近-1的位置。

看看这个post，我注意到如果你想将这个矢量转换成角度，你可以使用以下算法。

如果要计算旋转设备的垂直度数（正向为顺时针，负数为逆时针），则可以将其计算为：

// how much is it rotated around the z axis

CGFloat angle = atan2(y, x) + M_PI_2;           // in radians
CGFloat angleDegrees = angle * 180.0f / M_PI;   // in degrees

您可以使用它来计算通过Quartz 2D transform属性旋转视图的程度：

self.view.layer.transform = CATransform3DRotate(CATransform3DIdentity, -rotateRadians, 0, 0, 1);

（就我个人而言，我更新startDeviceMotionUpdates方法中的旋转角度，并在transform中更新此CADisplayLink，从而将屏幕更新与角度更新分开。）

您可以通过以下方式查看您向后/向前倾斜的距离：

// how far it it tilted forward and backward

CGFloat r = sqrtf(x*x + y*y + z*z);
CGFloat tiltForwardBackward = acosf(z/r) * 180.0f / M_PI - 90.0f;

Answer 2

这是一个迟到的答案，但您可以找到working example on github和随附的blog article。

总结一下上面提到的文章，你可以使用四元数来避免垂直拿着iPhone时可能遇到的gimbal lock problem。

这是计算倾斜（或偏航）的编码部分：

CMQuaternion quat = self.motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion;
double yaw = asin(2*(quat.x*quat.z - quat.w*quat.y));

// use the yaw value
// ...

你甚至可以添加一个简单的Kalman filter来缓解偏航：

CMQuaternion quat = self.motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion;
double yaw = asin(2*(quat.x*quat.z - quat.w*quat.y));

if (self.motionLastYaw == 0) {
    self.motionLastYaw = yaw;
}

// kalman filtering
static float q = 0.1;   // process noise
static float r = 0.1;   // sensor noise
static float p = 0.1;   // estimated error
static float k = 0.5;   // kalman filter gain

float x = self.motionLastYaw;
p = p + q;
k = p / (p + r);
x = x + k*(yaw - x);
p = (1 - k)*p;
self.motionLastYaw = x;

// use the x value as the "updated and smooth" yaw
// ...

Answer 3

以下是旋转UIView self.horizon以使其在倾斜设备时与地平线保持水平的示例。

- (void)startDeviceMotionUpdates 
{
    CMMotionManager* coreMotionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
    NSOperationQueue* motionQueue = [[NSOperationQueue alloc] init]
    CGFloat updateInterval = 1/60.0;
    CMAttitudeReferenceFrame frame = CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryCorrectedZVertical;
    [coreMotionManager setDeviceMotionUpdateInterval:updateInterval];
    [coreMotionManager startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:frame
                            toQueue:motionQueue
                            withHandler:
     ^(CMDeviceMotion* motion, NSError* error){
         CGFloat angle =  atan2( motion.gravity.x, motion.gravity.y );
         CGAffineTransform transform = CGAffineTransformMakeRotation(angle);
         self.horizon.transform = transform;
     }];
}

这有点过于简单 - 您应该确保在您的应用中只有一个CMMotionManager实例，因此您需要预先初始化它并通过属性访问它。

Answer 4

由于iOS8 CoreMotion还会返回一个CMAttitude对象，其中包含pitch，roll和yaw属性以及四元数。使用此功能意味着您无需进行手动数学运算即可将加速度转换为方向。

使用CMMotionManager测量倾斜角度

4 个答案: