Android加速度传感器数值的过滤
加速度传感器测量设备的加速度,包括重力加速度。以下代码展示了如何获取缺省的加速度传感器的一个实例:
private SensorManager mSensorManager;private Sensor mSensor; ...mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
从概念上说,加速度传感器通过测量施于传感器上的作用力,并按以下关系来检测设备的加速度(Ad)。
Ad = - ∑Fs / mass
然而,重力总是会按以下关系影响测量的精度。
Ad = -g - ∑F / mass
因此,如果设备是平放在桌子上的(没有加速度),加速度计会读到g = 9.81 m/s2。 同理,设备在自由落体或以 9.81 m/s2 的加速度坠向地面时,加速度计会读到 g = 0 m/s2。 因此,要测出设备真实的加速度,必须排除加速计数据中的重力干扰。这可以通过高通滤波器来实现。 反之,低通滤波器则可以用于分离出重力加速度值。以下例程展示了它们的用法:
public void onSensorChanged(SensorEvent event){
// 在本例中,alpha 由 t / (t + dT)计算得来,
// 其中 t 是低通滤波器的时间常数,dT 是事件报送频率
final float alpha = 0.8;
// 用低通滤波器分离出重力加速度
gravity[0] = alpha * gravity[0] + (1 - alpha) * event.values[0];
gravity[1] = alpha * gravity[1] + (1 - alpha) * event.values[1];
gravity[2] = alpha * gravity[2] + (1 - alpha) * event.values[2];
// 用高通滤波器剔除重力干扰
linear_acceleration[0] = event.values[0] - gravity[0];
linear_acceleration[1] = event.values[1] - gravity[1];
linear_acceleration[2] = event.values[2] - gravity[2];
}
注意: 你可以使用很多技术来过滤传感器数据。 以上例程只是使用了过滤器常量(alpha)来创建一个低通滤波器。 这个过滤器常量是由时间常量(t)和传感器事件报送频率(dt)推导出来的,t 大致等于过滤器触发传感器事件的间隔时间。 为了演示,此例程使用 0.8作为 alpha 的值。如果你要用这个过滤方法,你可能需选用其它的 alpha 值。
加速计使用了标准的传感器 坐标系 。这意味着,设备以原始方位平放在桌子上时,会发生以下状况:
-
如果你从左侧平推设备(它向右移),则 x 方向加速度为正值。
-
如果你从下侧平推设备(它向前移),则 y 方向加速度为正值。
-
如果以 A m/s2的加速度向空中移动设备,则 z 方向加速度等于 A +9.81,即设备加速度(+A m/s2)减去重力加速度(-9.81m/s2)。
-
静止设备的加速度值为 +9.81,即设备加速度(0 m/s2)减去重力加速度(-9.81m/s2)。
一般情况下,加速度计已足够应付对设备移动情况的监测。几乎所有 Android 平台的手持和桌面终端都带有加速度计,它的能耗比其它运动传感器要少10倍。 不过它有一个缺点,就是你不得不实现低通和高通滤波器,以消除重力影响并减少噪声数据。
Android SDK 给出了一个应用示例,展示了加速度传感器的使用方法( Accelerometer Play )。
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