Ответ 1
По поводу совместного падения я думал об этой проблеме в течение нескольких недель, потому что
- Как математик, меня не удовлетворил ни один из ответов, которые я видел в другом месте; и
- Мне нужен хороший ответ для приложения, над которым я работаю.
Я поместил эту математику, что я использую здесь, на math.stackexchange.com, и я вставил код, который я использовал ниже. Код вычисляет азимут и шаг из исходных данных TYPE_GRAVITY и TYPE_MAGNETIC_FIELD без каких-либо вызовов API, например. SensorManager.getRotationMatrix(...) или SensorManager.getOrientation(...). Возможно, код может быть улучшен, например. используя фильтр нижних частот, если входы оказываются немного беспорядочными. Обратите внимание, что код записывает точность датчиков с помощью метода onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy), поэтому, если азимут кажется неустойчивым, еще одна вещь, чтобы проверить, насколько точны каждый датчик. В любом случае, при всех вычислениях, явно видимых в этом коде, если есть проблемы с неустойчивостью (когда точность датчика разумна), их можно было бы решить, посмотрев на неустойчивости на входах или в векторах направления m_NormGravityVector[], m_NormEastVector[] или m_NormNorthVector[].
Меня очень интересовала бы любая обратная связь, которая у кого-нибудь есть для меня по этому методу. Я нахожу, что он работает как сон в моем собственном приложении, если устройство плоское, вертикальное или где-то посередине. Однако, как я упоминаю в статье math.stackexchange.com, возникают проблемы, связанные с тем, что устройство приближается к тому, чтобы его перевернули вверх дном. В этой ситуации нужно будет тщательно определить, какое поведение требуется.
import android.app.Activity;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.view.Surface;
public static class OrientationSensor implements SensorEventListener {
public final static int SENSOR_UNAVAILABLE = -1;
// references to other objects
SensorManager m_sm;
SensorEventListener m_parent; // non-null if this class should call its parent after onSensorChanged(...) and onAccuracyChanged(...) notifications
Activity m_activity; // current activity for call to getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation()
// raw inputs from Android sensors
float m_Norm_Gravity; // length of raw gravity vector received in onSensorChanged(...). NB: should be about 10
float[] m_NormGravityVector; // Normalised gravity vector, (i.e. length of this vector is 1), which points straight up into space
float m_Norm_MagField; // length of raw magnetic field vector received in onSensorChanged(...).
float[] m_NormMagFieldValues; // Normalised magnetic field vector, (i.e. length of this vector is 1)
// accuracy specifications. SENSOR_UNAVAILABLE if unknown, otherwise SensorManager.SENSOR_STATUS_UNRELIABLE, SENSOR_STATUS_ACCURACY_LOW, SENSOR_STATUS_ACCURACY_MEDIUM or SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH
int m_GravityAccuracy; // accuracy of gravity sensor
int m_MagneticFieldAccuracy; // accuracy of magnetic field sensor
// values calculated once gravity and magnetic field vectors are available
float[] m_NormEastVector; // normalised cross product of raw gravity vector with magnetic field values, points east
float[] m_NormNorthVector; // Normalised vector pointing to magnetic north
boolean m_OrientationOK; // set true if m_azimuth_radians and m_pitch_radians have successfully been calculated following a call to onSensorChanged(...)
float m_azimuth_radians; // angle of the device from magnetic north
float m_pitch_radians; // tilt angle of the device from the horizontal. m_pitch_radians = 0 if the device if flat, m_pitch_radians = Math.PI/2 means the device is upright.
float m_pitch_axis_radians; // angle which defines the axis for the rotation m_pitch_radians
public OrientationSensor(SensorManager sm, SensorEventListener parent) {
m_sm = sm;
m_parent = parent;
m_activity = null;
m_NormGravityVector = m_NormMagFieldValues = null;
m_NormEastVector = new float[3];
m_NormNorthVector = new float[3];
m_OrientationOK = false;
}
public int Register(Activity activity, int sensorSpeed) {
m_activity = activity; // current activity required for call to getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation()
m_NormGravityVector = new float[3];
m_NormMagFieldValues = new float[3];
m_OrientationOK = false;
int count = 0;
Sensor SensorGravity = m_sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY);
if (SensorGravity != null) {
m_sm.registerListener(this, SensorGravity, sensorSpeed);
m_GravityAccuracy = SensorManager.SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH;
count++;
} else {
m_GravityAccuracy = SENSOR_UNAVAILABLE;
}
Sensor SensorMagField = m_sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
if (SensorMagField != null) {
m_sm.registerListener(this, SensorMagField, sensorSpeed);
m_MagneticFieldAccuracy = SensorManager.SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH;
count++;
} else {
m_MagneticFieldAccuracy = SENSOR_UNAVAILABLE;
}
return count;
}
public void Unregister() {
m_activity = null;
m_NormGravityVector = m_NormMagFieldValues = null;
m_OrientationOK = false;
m_sm.unregisterListener(this);
}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent evnt) {
int SensorType = evnt.sensor.getType();
switch(SensorType) {
case Sensor.TYPE_GRAVITY:
if (m_NormGravityVector == null) m_NormGravityVector = new float[3];
System.arraycopy(evnt.values, 0, m_NormGravityVector, 0, m_NormGravityVector.length);
m_Norm_Gravity = (float)Math.sqrt(m_NormGravityVector[0]*m_NormGravityVector[0] + m_NormGravityVector[1]*m_NormGravityVector[1] + m_NormGravityVector[2]*m_NormGravityVector[2]);
for(int i=0; i < m_NormGravityVector.length; i++) m_NormGravityVector[i] /= m_Norm_Gravity;
break;
case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:
if (m_NormMagFieldValues == null) m_NormMagFieldValues = new float[3];
System.arraycopy(evnt.values, 0, m_NormMagFieldValues, 0, m_NormMagFieldValues.length);
m_Norm_MagField = (float)Math.sqrt(m_NormMagFieldValues[0]*m_NormMagFieldValues[0] + m_NormMagFieldValues[1]*m_NormMagFieldValues[1] + m_NormMagFieldValues[2]*m_NormMagFieldValues[2]);
for(int i=0; i < m_NormMagFieldValues.length; i++) m_NormMagFieldValues[i] /= m_Norm_MagField;
break;
}
if (m_NormGravityVector != null && m_NormMagFieldValues != null) {
// first calculate the horizontal vector that points due east
float East_x = m_NormMagFieldValues[1]*m_NormGravityVector[2] - m_NormMagFieldValues[2]*m_NormGravityVector[1];
float East_y = m_NormMagFieldValues[2]*m_NormGravityVector[0] - m_NormMagFieldValues[0]*m_NormGravityVector[2];
float East_z = m_NormMagFieldValues[0]*m_NormGravityVector[1] - m_NormMagFieldValues[1]*m_NormGravityVector[0];
float norm_East = (float)Math.sqrt(East_x * East_x + East_y * East_y + East_z * East_z);
if (m_Norm_Gravity * m_Norm_MagField * norm_East < 0.1f) { // Typical values are > 100.
m_OrientationOK = false; // device is close to free fall (or in space?), or close to magnetic north pole.
} else {
m_NormEastVector[0] = East_x / norm_East; m_NormEastVector[1] = East_y / norm_East; m_NormEastVector[2] = East_z / norm_East;
// next calculate the horizontal vector that points due north
float M_dot_G = (m_NormGravityVector[0] *m_NormMagFieldValues[0] + m_NormGravityVector[1]*m_NormMagFieldValues[1] + m_NormGravityVector[2]*m_NormMagFieldValues[2]);
float North_x = m_NormMagFieldValues[0] - m_NormGravityVector[0] * M_dot_G;
float North_y = m_NormMagFieldValues[1] - m_NormGravityVector[1] * M_dot_G;
float North_z = m_NormMagFieldValues[2] - m_NormGravityVector[2] * M_dot_G;
float norm_North = (float)Math.sqrt(North_x * North_x + North_y * North_y + North_z * North_z);
m_NormNorthVector[0] = North_x / norm_North; m_NormNorthVector[1] = North_y / norm_North; m_NormNorthVector[2] = North_z / norm_North;
// take account of screen rotation away from its natural rotation
int rotation = m_activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
float screen_adjustment = 0;
switch(rotation) {
case Surface.ROTATION_0: screen_adjustment = 0; break;
case Surface.ROTATION_90: screen_adjustment = (float)Math.PI/2; break;
case Surface.ROTATION_180: screen_adjustment = (float)Math.PI; break;
case Surface.ROTATION_270: screen_adjustment = 3*(float)Math.PI/2; break;
}
// NB: the rotation matrix has now effectively been calculated. It consists of the three vectors m_NormEastVector[], m_NormNorthVector[] and m_NormGravityVector[]
// calculate all the required angles from the rotation matrix
// NB: see https://math.stackexchange.com/questions/381649/whats-the-best-3d-angular-co-ordinate-system-for-working-with-smartfone-apps
float sin = m_NormEastVector[1] - m_NormNorthVector[0], cos = m_NormEastVector[0] + m_NormNorthVector[1];
m_azimuth_radians = (float) (sin != 0 && cos != 0 ? Math.atan2(sin, cos) : 0);
m_pitch_radians = (float) Math.acos(m_NormGravityVector[2]);
sin = -m_NormEastVector[1] - m_NormNorthVector[0]; cos = m_NormEastVector[0] - m_NormNorthVector[1];
float aximuth_plus_two_pitch_axis_radians = (float)(sin != 0 && cos != 0 ? Math.atan2(sin, cos) : 0);
m_pitch_axis_radians = (float)(aximuth_plus_two_pitch_axis_radians - m_azimuth_radians) / 2;
m_azimuth_radians += screen_adjustment;
m_pitch_axis_radians += screen_adjustment;
m_OrientationOK = true;
}
}
if (m_parent != null) m_parent.onSensorChanged(evnt);
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
int SensorType = sensor.getType();
switch(SensorType) {
case Sensor.TYPE_GRAVITY: m_GravityAccuracy = accuracy; break;
case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD: m_MagneticFieldAccuracy = accuracy; break;
}
if (m_parent != null) m_parent.onAccuracyChanged(sensor, accuracy);
}
}