传感器 TYPE_ACCELEROMETER/TYPE_MAGNETIC_FIELD 和 TYPE_ORIENTATION 之间的值不同

Question

有 2 种方法可以获得 3 个旋转值（方位角、俯仰角、横滚角）。

一种是注册 TYPE_ORIENTATION 类型的侦听器。这是最简单的方法，我从每次旋转中获得正确的值范围，如文档所述： 方位角: [0, 359] 音高：[-180, 180] roll: [-90, 90]

另一种，最精确、最复杂，第一次看到就明白。 Android推荐它，所以我想使用它，但我得到不同的值。

方位角：[-180, 180]。 -180/180 为 S，0 为 N，90 E 和 -90 W。
音高：[-90, 90]。 90 是 90，-90 是 -90，0 是 0，但 -180/180（屏幕向下）是 0。
滚动：[-180, 180]。

我应该得到相同的值，但带有小数，对吧？

我有以下代码：

aValues = new float[3];
mValues = new float[3];

sensorListener = new SensorEventListener (){
    public void onSensorChanged (SensorEvent event){
        switch (event.sensor.getType ()){
            case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:
                aValues = event.values.clone ();
                break;
            case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
                mValues = event.values.clone ();
                break;
        }

        float[] R = new float[16];
        float[] orientationValues = new float[3];

        SensorManager.getRotationMatrix (R, null, aValues, mValues);
        SensorManager.getOrientation (R, orientationValues);

        orientationValues[0] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[0]);
        orientationValues[1] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[1]);
        orientationValues[2] = (float)Math.toDegrees (orientationValues[2]);

        azimuthText.setText ("azimuth: " + orientationValues[0]);
        pitchText.setText ("pitch: " + orientationValues[1]);
        rollText.setText ("roll: " + orientationValues[2]);
    }

    public void onAccuracyChanged (Sensor sensor, int accuracy){}
};

请帮忙。这非常令人沮丧。

我是否必须以这些价值观来对待，或者我做错了什么？

谢谢。

Answer 1

我知道我在这里玩的是线程死灵法师，但最近我一直在研究这个东西，所以我想我应该投入 2 美分。

该设备不包含指南针或倾斜仪，因此它不能直接测量方位角、俯仰角或横滚角。 （顺便说一句，我们称之为欧拉角）。相反，它使用加速度计和磁力计，两者都会产生 3 空间 XYZ 向量。这些用于计算方位角等值。

矢量位于设备坐标空间中：

世界坐标 Y 朝北，X 朝东，Z 朝上：

< img src="https://developer.android.com/images/axis_globe.png" alt="世界坐标">

因此，设备的“中立”方向是平放在桌子上，顶部是设备朝北。

加速度计产生“向上”方向的矢量。磁力计产生“北”方向的矢量。 （请注意，在北半球，由于磁倾角，该

值 往往指向下方。）加速度计矢量和磁力计矢量可以通过 SensorManager.getRotationMatrix() 以数学方式组合，它返回一个 3x3 矩阵，它将设备坐标中的矢量映射到世界坐标，反之亦然。对于处于中性位置的设备，此函数将返回单位矩阵。

该矩阵不随屏幕方向而变化。这意味着您的应用程序需要了解方向并进行相应的补偿。

SensorManager.getOrientation() 采用变换矩阵并计算方位角、俯仰角和横滚角值。这些是相对于处于中间位置的设备而言的。

我不知道调用此函数和仅使用 TYPE_ORIENTATION 传感器之间有什么区别，只是该函数允许您首先操作矩阵。

如果设备向上倾斜 90° 或接近 90°，则欧拉角的使用就会失效。从数学上来说，这是一个退化的情况。在这个领域中，设备如何知道您是否正在改变方位角或滚转角？

SensorManager.remapCoordinateSystem() 函数可用于操纵变换矩阵，以补偿您可能了解的有关设备方向的信息。然而，我的实验表明，这并不能涵盖所有情况，甚至不能涵盖一些常见的情况。例如，如果您想要重新映射直立的设备（例如拍照），则需要

1 0 0
0 0 1
0 1 0

在调用 getOrientation() 之前将变换矩阵乘以以下矩阵： 这不是 remapCooperativeSystem 的方向重新映射之一() 支持[如果我在这里遗漏了什么，请纠正我]。

好的，这就是一种冗长的说法，如果您使用方向，无论是来自 TYPE_ORIENTATION 传感器还是来自 getOrientation()，您可能做错了。您真正需要欧拉角的唯一情况是以用户友好的形式显示方向信息、注释照片、驱动飞行仪表显示或类似的东西。

如果您想要进行与设备方向相关的计算，那么使用变换矩阵并使用 XYZ 向量几乎肯定会更好。

作为一名顾问，每当有人向我提出涉及欧拉角的问题时，我都会退后一步，询问他们真正想要做什么，然后找到一种用向量来实现的方法。

回顾你原来的问题， getOrientation() 应该返回 [-180 180] [-90 90] 和 [-180 180] 中的三个值（从弧度转换后）。在实践中，我们将方位角视为 [0 360) 中的数字，因此您只需将 360 添加到收到的任何负数即可。您的代码看起来是正确的。如果我确切地知道您期望的结果以及您得到的结果，将会有所帮助。

编辑添加：还有一些想法。现代版本的 Android 使用称为“传感器融合”的技术，这基本上意味着所有可用的输入（加速度计、磁力计、陀螺仪）都组合在一个数学黑匣子中（通常是卡尔曼滤波器，但取决于供应商）。所有不同的传感器——加速度、磁场、陀螺仪、重力、线性加速度和方向——都被视为这个黑匣子的输出。

只要有可能，您应该使用 TYPE_GRAVITY 而不是 TYPE_ACCELEROMETER 作为 getRotationMatrix() 的输入。

Answer 2

我可能会在黑暗中拍摄，但如果我正确理解你的问题，你会想知道为什么你得到 [-179..179] 而不是 [0..360]？

请注意，-180 与 +180 相同，并且与 180 + N*360 相同，其中 N 是一个整数（整数）。

换句话说，如果您想获得与方向传感器相同的数字，您可以这样做：

// x = orientationValues[0];
// y = orientationValues[1];
// z = orientationValues[2];
x = (x + 360.0) % 360.0;
y = (y + 360.0) % 360.0;
z = (z + 360.0) % 360.0;

这将为您提供您想要的 [0..360] 范围内的值。

Answer 3

您的计算中遗漏了一项关键计算。
在您执行 <获取旋转矩阵。

将其添加到您的代码中，一切都会好起来的。
您可以在此处了解更多相关信息。