Android传感器介绍

Android传感器介绍

一、Android手机坐标系及角速度传感器TYPE_ACCELEROMETER介绍

在Android 坐标系统中，坐标原点位于屏幕的左下角，X 轴水平指向右侧，Y 轴垂直指向顶部，Z 轴指向屏幕前方。在该系统中，屏幕后方的坐标具有负的Z 轴值。Android 加速度计数据定义为：Sensor.TYPE_ACCELEROMETER

图 1. 3 轴加速度计的Android 坐标系统

所有数值都采用SI 标准单位(m/s)，测量手机的加速度值，并减去重力加速度分量。 values[0]：x 轴上的加速度值减去Gx values[1]：y 轴上的加速度值减去Gy values[2]：z 轴上的加速度值减去Gz

例如，当设备平放在桌上并推着其左侧向右移动时，x 轴加速度值为正。当设备平放在桌上

22时，加速度值为+9.81，这是用设备的加速度值 (0 m/s) 减去重力加速度值 (-9.81m/s

2m/s2)得到的。当设备平放在桌上放，并以加速度A m/s2 朝天空的方向推动时，加速度值

22等于A+9.81，这是用设备加速度值(+A m/s)减去重力加速度值(-9.81 m/s)得到的。

表 1 列出了与设备的各个位置相对应的传感器的加速度值读数。用户可以用下表检查加速度计的方向与系统坐标是否一致。

表 1. 不同位置上各轴的加速度值

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通过加速度传感器读取3 轴加速度值时，需要假设传感器的3 轴方向与系统坐标是一致的。但是在实际的产品中，可能会使用不同的传感器芯片，或者采用不同的安装方向，因此数据方向也会不同。图2 所示的是飞思卡尔MMA8452Q 3 轴加速度传感器的方向定义。

图 2. MMA8452Q 的方向定义

在图 2 中，我们可以看到当安装芯片时，必须让引脚1 处于右下角的位置(PD)，并安装在PCB 的前方，这样才能与Android 坐标系统的默认位置相符。这样安装后，用户可确定数据方向与系统坐标定义是一致的。在任何其他情形下，数据都无法与系统定义保持完全一致，所以需要更改数据方向和坐标。在某些情况下，X 和Y 轴必须交换，或者既要改变方向，也要交换X-Y 轴。

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判断是否需要改变方向或交换X-Y 轴的方法如下所述： 1. 将设备放置在朝上（UP）的位置，如表1 中所示。

2. 从传感器中读取3 轴的数据。如果Y 轴上的数据为 ±1 g (±9.81m/s2)，其他两个轴上的数据大约为0，则不需要交换X-Y 轴。否则，需要交换X 和Y 轴，请转至步骤3。 2.1. 在该位置上，如果Y 轴上读取的数据为+1 g (+9.81m/s2)，则Y 轴的方向不需要改变，如果数据为负，则Y 轴的方向需要改变。

2.2. 将设备放置在朝左（LEFT）的位置，如表1 中所示。X 轴上读取的数据应为±1g (±9.81其他两个轴上的数据应大约为0。如果X 轴上的数据为正，则其方向不需要改变；m/s2)，

否则X 轴的方向需要改变。然后，执行第4 步判断Z 轴的方向。

3. 设备仍然放置在朝上（UP）的位置，并从传感器中读取3 个轴的数据。此时X 轴上的数据应为 ±1 g (±9.81m/s)，其他两个轴上的数据大约为0，需要X-Y 交换。 3.1. 在该位置上，如果X 轴的数据读取为+1 g (+9.81m/s)，则X 轴的方向不需要改变；否则需要改变。

3.2. 将设备放置在向左（LEFT）位置上，如表1 中所示。Y 轴上读取的数据应为±1g (±9.81

22m/s2)，其他两个轴上的数据应大约为0。如果Y 轴上的数据为正，则其方向不需要改变；

否则需要改变。然后执行第4 步判断Z 轴的方向。

4. 将设备放置在正面朝上（FRONT-UP）的位置，并从传感器中读取3 轴数据。如果 Z轴上的数据为+1 g (+9.81m/s)，其他两个轴上的数据大约为0，则Z 轴方向无需改变；如果Z 轴数据为-1 g (-9.81m/s)，则Z 轴方向需要改变。

在 Android 系统中，传感器数据由内核空间中的Linux 驱动读取，然后由HAL 层驱动发送至API。分层结构如图3 所示。因此，传感器数据可以在Linux 驱动层或在HAL 层上进行转换。

22二、方向传感器TYPE_ORIENTATION介绍

继续明确一下空间坐标系的三个方向：

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x 方向就是手机的水平方向，右为正； y 方向就是手机的水平垂直方向，前为正；

z 方向就是手机的空间垂直方向，天空的方向为正，地球的方向为负。

方向角的定义是手机y轴水平面上的投影与正北方向的夹角。（值得范围是0~359，其中0=正北方向, 90=正东方向, 180=正南方向, 270=正西方向）。

倾斜角的定义是手机y轴与水平面的夹角（手机z轴向y轴方向移动为正，值的范围是 -180 ~ 180）。

旋转角的定义是手机x轴与水平面的夹角（手机x轴离开z轴方向为正，值的范围是-90 ~ 90）。

也就是说，当你把手机水平放置在桌面上(屏幕向上)且手机指向正北方向(Y轴方向)，此时传感器获得的xyz三个值应该都为0，即values[0]=0；values[1]=0；values[2]=0。

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由图可以知道values[0]是绕Yaw轴旋转得到的值，values[1]是绕Pitch轴旋转得到的值，values[2]是绕Roll轴旋转得到的值。

以下是不同位置方向角传感器的数值：

1． 手机平放桌面绕z轴旋转360

400350300250200方向角倾斜角旋转角150100500020406080100120140160-50 2． y朝上x朝右

300250200150100系列1系列250系列300102030405060-50-100-150 3． y朝下x朝右

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400300200系列1100系列2系列300102030405060-100-200 4． y朝左x朝上

300250200150系列1系列2系列31005000102030405060708090100-50 5． y右x朝上

20015010050系列10051015202530354045系列2系列3-50-100-150-200 6 / 7

6． y右x朝下

400350300250200150系列1系列2100系列35000-5020406080100120140-100-150 7． y左x朝下

25020015010050系列10系列20102030405060708090100系列3-50-100-150-200-250 7 / 7