Android(安卓)重力感应获取手机运动方向和角度

最近项目里使用到了android中重力感应使用，现分享给大家。

重力感应坐标是相对于设备而言，而不是空间坐标，如图

代码如下；

package com.pioneersoft.temp;import android.app.Activity;import android.content.Context;import android.content.Intent;import android.hardware.Sensor;import android.hardware.SensorEvent;import android.hardware.SensorEventListener;import android.hardware.SensorManager;import android.os.Bundle;import android.util.Log;import android.widget.Toast;public class TempActivity extends Activity { //摇晃速度临界值 private static final int SPEED_SHRESHOLD = 600;  //两次检测的时间间隔  private static final int UPTATE_INTERVAL_TIME = 200; //上次检测时间  private long lastUpdateTime;   private SensorManager sensorMag;  private Sensor gravitySensor; //保存上一次记录     float lastX = 0;         float lastY = 0;         float lastZ = 0;            /** Called when the activity is first created. */    @Override    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);      initGravitySensor();    }   /**    * 初始化传感器    */    private void initGravitySensor(){             sensorMag=(SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);    gravitySensor = sensorMag.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);               }        @Override    protected void onPause() {    sensorMag.unregisterListener(sensorLis);    super.onPause();    }        @Override    protected void onResume() {    sensorMag.registerListener(sensorLis, gravitySensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);    super.onResume();    }        float tMax=1.0f;    private SensorEventListener sensorLis = new SensorEventListener() {@Overridepublic void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}@Overridepublic void onSensorChanged(SensorEvent event) {if (event.sensor.getType() != Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {              return;          }  //现在检测时间   long currentUpdateTime = System.currentTimeMillis();   //两次检测的时间间隔   long timeInterval = currentUpdateTime - lastUpdateTime;     //判断是否达到了检测时间间隔   if(timeInterval < UPTATE_INTERVAL_TIME)     return;   //现在的时间变成last时间   lastUpdateTime = currentUpdateTime; //获取加速度数值，以下三个值为重力分量在设备坐标的分量大小 float x = event.values[SensorManager.DATA_X];                       float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];                       float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];                             //   Log.e("msg", "x= "+x+" y= "+y);         //    Log.e("msg", "x= "+x+" y= "+y+" z= "+z);                          float absx = Math.abs(x);             float absy = Math.abs(y);             float absz = Math.abs(z);               if (absx > absy && absx > absz) {if (x > tMax) {Log.e("origen", "turn left");} else if(x<-tMax){Log.e("origen", "turn right");}}else if (absy > absx && absy > absz) {if (y > tMax) {Log.e("origen", "turn up");} else if(y<-tMax){Log.e("origen", "turn down");}}else if (absz > absx && absz > absy) {if (z > 0) {Log.e("origen", "screen up");} else {Log.e("origen", "screen down");}} else {Log.e("origen", "unknow action");}              //获得x,y,z的变化值   float deltaX = x - lastX;   float deltaY = y - lastY;   float deltaZ = z - lastZ;      //备份本次坐标  lastX = x;   lastY = y;   lastZ = z;     //计算移动速度  double speed = Math.sqrt(deltaX*deltaX + deltaY*deltaY + deltaZ*deltaZ)/timeInterval * 10000;  // Log.e("msg", "speed= "+speed);     if(speed >= SPEED_SHRESHOLD)  Toast.makeText(TempActivity.this, "onshake", 200).show(); }     };        }

需要注意的是，对手机的移动操作实现对于手机屏幕朝向为标准，例如手机屏幕向左，此时认为手机向左移动。

以上是手机为纵向屏幕时的坐标，如果当前手机是横向屏幕:x>0 说明当前手机下翻 x<0上翻 y>0 说明当前手机右翻 y<0左翻 z轴坐标不变。

下面说一下角度获取，

虽然可以使用ORIENTATION去获取，但是那个也不太好用，因为它是以向北为标准而计算的

Sensor Event 所提供的加速度数值，是设备以地球为参照物的加速度减去重力加速度的叠加后的值。我是这样理解的：当以重力加速度g向地面作自由落体运动时，手机处于失重状态，
g-sensor以这种状态作为加速度的0；而当手机处于静止状态（相对于地面）时，为了抵御自由落体运动的趋势，它有一个反向（向上）的g的加速度。
因此，得出一个结论：当设备处于静止或者匀速运动状态时，它有一个垂直地面向上的g的加速度，这个g投影到设备坐标系的x、y、z轴上，
就是SensorEvent 提供给我们的3个分量的数值。在“设备处于静止或者匀速运动状态”的假设的前提下，可以根据SensorEvent所提供的3个加速度分量计算出设备相对于地面的方向

前面所提到的“设备的方向”是一个含糊的说法。这里我们精确地描述设备方向为：以垂直于地面的方向为正方向，用设备坐标系x、y、z轴与正方向轴之间的夹角Ax、Ay、Az
来描述设备的方向，如下图所示。可以看出，设备还有一个自由度，即：绕着正方向轴旋转，Ax、Ay、Az不变。但Ax、Ay、Az的约束条件，
对于描述设备相对于正方向轴的相对位置已经足够了。如果需要完全约束设备相对于地面的位置，除了正方向轴外，还需要引入另一个参照轴，
例如连接地球南、北极的地轴（如果设备上有地磁强度Sensor，则可满足该约束条件）
Ax、Ay、Az的范围为[0, 2*PI)。例如，当Ay=0时，手机y轴竖直向上；Ay=PI时，手机y轴向下；Ay=PI/2时，手机水平、屏幕向上；Ay=3*PI/2时，手机水平、屏幕向下

根据3D矢量代数的法则，可知：
Gx=g*cos(Ax)
Gy=g*cos(Ay)
Gz=g*cos(Az)
g^2=Gz^2+Gy^2+Gz^2
因此，根据Gx、Gy、Gz，可以计算出Ax、Ay、Az
在x-y平面上的2D简化

当Ax、Ay确定时，Az有两种可能的值，二者相差PI，确定了设备屏幕的朝向是向上还是向下。大多数情况下，我们只关心Ax、Ay（因为程序UI位于x-y平面？），而忽略Az，
例如，Android的屏幕自动旋转功能，不管使用者是低着头看屏幕（屏幕朝上）、还是躺在床上看（屏幕朝下），UI始终是底边最接近地心的方向

那么我们设Gx与Gy的矢量和为g'（即：g在x-y平面上的投影），将计算简化到x-y 2D平面上。记y轴相对于g'的偏角为A，以A来描述设备的方向。
以逆时针方向为正，A的范围为[0, 2*PI)
有：
g'^2=Gx^2+Gy^2
Gy=g'*cos(A)
Gx=g'*sin(A)
则：
g'=sqrt(Gx^2+Gy^2)
A=arccos(Gy/g')

由于arccos函数值范围为[0, PI]；而A>PI时，Gx=g'*sin(A)<0，因此，根据Gx的符号分别求A的值为：
当Gx>=0时，A=arccos(Gy/g')
当Gx<0时，A=2*PI-arccos(Gy/g')

注意：由于cos函数曲线关于直线x=n*PI 对称，因此arccos函数的曲线如果在y轴方向[0, 2*PI]范围内补全的话，则关于直线y=PI对称，因此有上面当Gx<0时的算法
考虑应用程序的屏幕旋转

前面计算出了Android设备的“物理屏幕”相对于地面的旋转角度，而应用程序的UI又相对于“物理屏幕”存在0、90、180、270度4种可能的旋转角度，要综合考虑进来。也就是说：
UI相对于地面的旋转角度=物理屏幕相对于地面的旋转角度-UI相对于物理屏幕的旋转角度

Android应用获取屏幕旋转角度的方法为：
int rotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
int degree= 90 * rotation;
float rad = (float)Math.PI / 2 * rotation;

注册sensor

 @Override    protected void onPause() {           sm.unregisterListener(this);           super.onPause();    }               @Override    protected void onResume() {         sm.registerListener(this, sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);         super.onResume();   }

计算角度：

@Override      public void onSensorChanged(SensorEvent event) {           if (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER != event.sensor.getType()) {                  return;              }                float[] values = event.values;              float ax = values[0];              float ay = values[1];              double g = Math.sqrt(ax * ax + ay * ay);              double cos = ay / g;                            if (cos > 1) {                  cos = 1;              } else if (cos < -1) {                  cos = -1;              }                            double rad = Math.acos(cos);    //0-180              if (ax < 0) {        //rad>180                  rad = 2 * Math.PI - rad;              }                            int uiRot = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();              double uiRad = Math.PI / 2 * uiRot; ;              rad -= uiRad;              gsView.setRotation(rad);      }

根据旋转角度绘制图片：

  public class GSensitiveView extends ImageView {    private Bitmap image;    private double rotation;    private Paint paint;    public GSensitiveView(Context context) {        super(context);        BitmapDrawable drawble = (BitmapDrawable) context.getResources().getDrawable(R.drawable.ch_playfun);        image = drawble.getBitmap();        paint = new Paint();    }    @Override    protected void onDraw(Canvas canvas) {        // super.onDraw(canvas);        double w = image.getWidth();        double h = image.getHeight();        Rect rect = new Rect();        getDrawingRect(rect);        int degrees = (int) (180 * rotation / Math.PI);        canvas.rotate(degrees, rect.width() / 2, rect.height() / 2);        canvas.drawBitmap(image, //                (float) ((rect.width() - w) / 2),//                  (float) ((rect.height() - h) / 2),//                  paint);    }    public void setRotation(double rad) {        rotation = rad;        invalidate();    }}

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