Cảm biến chuyển động

Nền tảng Android cung cấp một số cảm biến cho phép bạn theo dõi chuyển động của thiết bị.

Cấu trúc có thể có của cảm biến khác nhau tuỳ theo loại cảm biến:

• Cảm biến trọng lực, gia tốc tuyến tính, vectơ xoay, chuyển động đáng kể, bộ đếm bước và cảm biến phát hiện bước đều dựa trên phần cứng hoặc phần mềm.
• Cảm biến gia tốc kế và con quay hồi chuyển luôn dựa trên phần cứng.

Hầu hết các thiết bị chạy Android đều có gia tốc kế và nhiều thiết bị hiện có cả con quay hồi chuyển. Khả năng sử dụng cảm biến dựa trên phần mềm thay đổi nhiều hơn vì các cảm biến này thường dựa vào một hoặc nhiều cảm biến phần cứng để lấy dữ liệu. Tuỳ thuộc vào thiết bị, các cảm biến dựa trên phần mềm này có thể lấy dữ liệu từ gia tốc kế và la bàn hoặc từ con quay hồi chuyển.

Cảm biến chuyển động rất hữu ích trong việc theo dõi chuyển động của thiết bị, chẳng hạn như nghiêng, lắc, xoay hoặc đu. Chuyển động thường phản ánh hoạt động đầu vào trực tiếp của người dùng (ví dụ: người dùng lái xe trong trò chơi hoặc người dùng điều khiển quả bóng trong trò chơi), nhưng cũng có thể phản ánh môi trường thực tế mà thiết bị đang nằm (ví dụ: di chuyển cùng bạn khi bạn lái xe). Trong trường hợp đầu tiên, bạn đang theo dõi chuyển động tương ứng với hệ toạ độ của thiết bị hoặc hệ toạ độ của ứng dụng; trong trường hợp thứ hai, bạn đang theo dõi chuyển động tương ứng với hệ toạ độ của thế giới. Bản thân cảm biến chuyển động thường không được dùng để giám sát vị trí thiết bị, nhưng có thể dùng với các cảm biến khác, chẳng hạn như cảm biến trường địa từ, để xác định vị trí của thiết bị so với hệ quy chiếu của thế giới (xem Cảm biến vị trí để biết thêm thông tin).

Tất cả cảm biến chuyển động đều trả về các mảng nhiều chiều của giá trị cảm biến cho mỗi SensorEvent. Ví dụ: trong một sự kiện cảm biến, gia tốc kế trả về dữ liệu lực gia tốc cho ba trục toạ độ và con quay hồi chuyển trả về dữ liệu tốc độ xoay cho ba trục toạ độ. Các giá trị dữ liệu này được trả về trong một mảng float (values) cùng với các tham số SensorEvent khác. Bảng 1 tóm tắt các cảm biến chuyển động có trên nền tảng Android.

Bảng 1. Cảm biến chuyển động được hỗ trợ trên nền tảng Android.

¹ Thành phần vô hướng là một giá trị không bắt buộc.

Cảm biến vectơ xoay và cảm biến trọng lực là những cảm biến được sử dụng thường xuyên nhất để phát hiện và theo dõi chuyển động. Cảm biến vectơ quay đặc biệt linh hoạt và có thể dùng cho nhiều tác vụ liên quan đến chuyển động, chẳng hạn như phát hiện cử chỉ, theo dõi sự thay đổi góc và theo dõi các thay đổi về hướng tương đối. Ví dụ: cảm biến vectơ xoay là lựa chọn lý tưởng nếu bạn đang phát triển trò chơi, ứng dụng thực tế tăng cường, la bàn 2 chiều hoặc 3 chiều hoặc ứng dụng ổn định máy ảnh. Trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng các cảm biến này là lựa chọn tốt hơn so với việc sử dụng cảm biến gia tốc và cảm biến từ trường địa lý hoặc cảm biến hướng.

Cảm biến của Dự án nguồn mở Android

Dự án nguồn mở Android (AOSP) cung cấp ba cảm biến chuyển động dựa trên phần mềm: cảm biến trọng lực, cảm biến gia tốc tuyến tính và cảm biến vectơ xoay. Các cảm biến này đã được cập nhật trong Android 4.0 và hiện sử dụng con quay hồi chuyển của thiết bị (ngoài các cảm biến khác) để cải thiện độ ổn định và hiệu suất. Nếu muốn dùng thử các cảm biến này, bạn có thể xác định chúng bằng cách sử dụng phương thức getVendor() và phương thức getVersion() (nhà cung cấp là Google LLC; số phiên bản là 3). Bạn cần xác định các cảm biến này theo nhà cung cấp và số phiên bản vì hệ thống Android coi ba cảm biến này là cảm biến phụ. Ví dụ: nếu nhà sản xuất thiết bị cung cấp cảm biến trọng lực riêng, thì cảm biến trọng lực AOSP sẽ xuất hiện dưới dạng cảm biến trọng lực phụ. Cả ba cảm biến này đều dựa vào con quay hồi chuyển: nếu thiết bị không có con quay hồi chuyển, thì các cảm biến này sẽ không xuất hiện và không thể sử dụng.

Sử dụng cảm biến trọng lực

Cảm biến trọng lực cung cấp một vectơ ba chiều cho biết hướng và cường độ của trọng lực. Thông thường, cảm biến này dùng để xác định hướng tương đối của thiết bị trong không gian. Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến trọng lực mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY);

Các đơn vị này giống với các đơn vị mà cảm biến gia tốc sử dụng (m/s²) và hệ toạ độ giống với hệ toạ độ mà cảm biến gia tốc sử dụng.

Lưu ý: Khi thiết bị ở trạng thái nghỉ, đầu ra của cảm biến trọng lực phải giống với đầu ra của gia tốc kế.

Sử dụng gia tốc kế tuyến tính

Cảm biến gia tốc tuyến tính cung cấp cho bạn một vectơ ba chiều biểu thị gia tốc dọc theo từng trục của thiết bị, không bao gồm trọng lực. Bạn có thể sử dụng giá trị này để phát hiện cử chỉ. Giá trị này cũng có thể đóng vai trò là dữ liệu đầu vào cho hệ thống điều hướng quán tính, hệ thống này sử dụng phương thức tính toán cụ thể. Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến gia tốc tuyến tính mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION);

Về mặt khái niệm, cảm biến này cung cấp cho bạn dữ liệu gia tốc theo mối quan hệ sau:

linear acceleration = acceleration - acceleration due to gravity

Bạn thường sử dụng cảm biến này khi muốn thu thập dữ liệu gia tốc mà không bị ảnh hưởng của trọng lực. Ví dụ: bạn có thể sử dụng cảm biến này để xem tốc độ của ô tô. Cảm biến gia tốc tuyến tính luôn có độ lệch mà bạn cần xoá. Cách đơn giản nhất để thực hiện việc này là tạo một bước hiệu chuẩn vào ứng dụng. Trong quá trình hiệu chỉnh, bạn có thể yêu cầu người dùng đặt thiết bị trên bàn, sau đó đọc độ lệch của cả 3 trục. Sau đó, bạn có thể trừ độ lệch đó khỏi các chỉ số trực tiếp của cảm biến gia tốc để có được gia tốc tuyến tính thực tế.

Hệ thống toạ độ của cảm biến giống với hệ thống mà cảm biến gia tốc sử dụng, cũng như đơn vị đo (m/s²).

Sử dụng cảm biến vectơ xoay

Vectơ xoay biểu thị hướng của thiết bị dưới dạng tổ hợp của một góc và một trục, trong đó thiết bị đã xoay qua một góc θ xung quanh một trục (x, y hoặc z). Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến vectơ xoay mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR);

Ba phần tử của vectơ xoay được biểu diễn như sau:

Trong đó, độ lớn của vectơ xoay bằng sin(θ/2) và hướng của vectơ xoay bằng hướng của trục xoay.

Hình 1. Hệ toạ độ mà cảm biến vectơ xoay sử dụng.

Ba phần tử của vectơ xoay bằng ba thành phần cuối cùng của một quaternion đơn vị (cos(θ/2), x*sin(θ/2), y*sin(θ/2), z*sin(θ/2)). Các phần tử của vectơ xoay không có đơn vị. Các trục x, y và z được xác định giống như cảm biến gia tốc. Hệ toạ độ tham chiếu được định nghĩa là cơ sở trực tiếp hoặc trực giao (xem hình 1). Hệ toạ độ này có các đặc điểm sau:

• X được xác định là tích vectơ Y x Z. Nó tiếp xúc với mặt đất tại vị trí hiện tại của thiết bị và hướng về phía Đông.
• Y tiếp xúc với mặt đất tại vị trí hiện tại của thiết bị và hướng về cực Bắc địa từ.
• Z trỏ tới bầu trời và vuông góc với mặt phẳng mặt đất.

Để biết ứng dụng mẫu cho thấy cách sử dụng cảm biến vectơ xoay, hãy xem RotationVectorDemo.java.

Sử dụng cảm biến chuyển động đáng kể

Cảm biến chuyển động đáng kể sẽ kích hoạt một sự kiện mỗi khi phát hiện thấy chuyển động đáng kể, sau đó tự tắt. Chuyển động đáng kể là chuyển động có thể dẫn đến thay đổi vị trí của người dùng; ví dụ: đi bộ, đi xe đạp hoặc ngồi trong ô tô đang di chuyển. Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến chuyển động đáng kể mặc định và cách đăng ký trình nghe sự kiện:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val mSensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_SIGNIFICANT_MOTION)
val triggerEventListener = object : TriggerEventListener() {
    override fun onTrigger(event: TriggerEvent?) {
        // Do work
    }
}
mSensor?.also { sensor ->
    sensorManager.requestTriggerSensor(triggerEventListener, sensor)
}

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
private TriggerEventListener triggerEventListener;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_SIGNIFICANT_MOTION);

triggerEventListener = new TriggerEventListener() {
    @Override
    public void onTrigger(TriggerEvent event) {
        // Do work
    }
};

sensorManager.requestTriggerSensor(triggerEventListener, mSensor);

Để biết thêm thông tin, hãy xem TriggerEventListener.

Sử dụng cảm biến đếm bước

Cảm biến bộ đếm bước cho biết số bước mà người dùng đã thực hiện kể từ lần khởi động lại gần đây nhất trong khi cảm biến được kích hoạt. Bộ đếm bước có độ trễ cao hơn (lên đến 10 giây) nhưng chính xác hơn so với cảm biến phát hiện bước.

Lưu ý: Bạn phải khai báo quyền ACTIVITY_RECOGNITION để ứng dụng của bạn có thể sử dụng cảm biến này trên các thiết bị chạy Android 10 (API cấp 29) trở lên.

Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến bộ đếm bước mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_COUNTER)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_COUNTER);

Để tiết kiệm pin trên các thiết bị chạy ứng dụng, bạn nên sử dụng lớp JobScheduler để truy xuất giá trị hiện tại từ cảm biến đếm bước theo một khoảng thời gian cụ thể. Mặc dù các loại ứng dụng khác nhau yêu cầu khoảng thời gian đọc cảm biến khác nhau, nhưng bạn nên đặt khoảng thời gian này càng lâu càng tốt, trừ phi ứng dụng của bạn yêu cầu dữ liệu theo thời gian thực từ cảm biến.

Sử dụng cảm biến phát hiện bước chân

Cảm biến phát hiện bước kích hoạt một sự kiện mỗi khi người dùng thực hiện một bước. Độ trễ dự kiến sẽ dưới 2 giây.

Lưu ý: Bạn phải khai báo quyền ACTIVITY_RECOGNITION để ứng dụng của bạn có thể sử dụng cảm biến này trên các thiết bị chạy Android 10 (API cấp 29) trở lên.

Đoạn mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến phát hiện bước mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_STEP_DETECTOR);

Làm việc với dữ liệu thô

Các cảm biến sau đây cung cấp cho ứng dụng của bạn dữ liệu thô về lực tuyến tính và lực xoay đang được áp dụng cho thiết bị. Để sử dụng hiệu quả các giá trị từ các cảm biến này, bạn cần lọc ra các yếu tố từ môi trường, chẳng hạn như trọng lực. Bạn cũng có thể cần áp dụng thuật toán làm mượt cho xu hướng giá trị để giảm độ nhiễu.

Sử dụng gia tốc kế

Cảm biến gia tốc đo gia tốc được áp dụng cho thiết bị, bao gồm cả lực hấp dẫn. Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một thực thể của cảm biến gia tốc mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
  ...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);

Lưu ý: Nếu ứng dụng của bạn nhắm đến Android 12 (API cấp 31) trở lên, thì cảm biến này sẽ bị giới hạn tốc độ.

Về mặt khái niệm, cảm biến gia tốc xác định gia tốc được áp dụng cho một thiết bị (A_d) bằng cách đo các lực được áp dụng cho chính cảm biến (F_s) bằng mối quan hệ sau:

Tuy nhiên, lực hấp dẫn luôn ảnh hưởng đến gia tốc được đo theo mối quan hệ sau:

Vì lý do này, khi thiết bị nằm trên mặt bàn (và không tăng tốc), gia tốc kế sẽ đọc được cường độ g = 9,81 m/s². Tương tự, khi thiết bị rơi tự do và do đó nhanh chóng tăng tốc về phía mặt đất với vận tốc 9,81 m/s², gia tốc kế của thiết bị cho biết cường độ là g = 0 m/s². Do đó, để đo gia tốc thực của thiết bị, bạn phải xoá phần đóng góp của trọng lực khỏi dữ liệu gia tốc kế. Bạn có thể thực hiện việc này bằng cách áp dụng bộ lọc thông cao. Ngược lại, bộ lọc thông thấp có thể được dùng để tách biệt lực hấp dẫn. Ví dụ sau đây cho thấy cách bạn có thể thực hiện việc này:

override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
    // In this example, alpha is calculated as t / (t + dT),
    // where t is the low-pass filter's time-constant and
    // dT is the event delivery rate.

    val alpha: Float = 0.8f

    // Isolate the force of gravity with the low-pass filter.
    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]

    // Remove the gravity contribution with the high-pass filter.
    linear_acceleration[0] = event.values[0] - gravity[0]
    linear_acceleration[1] = event.values[1] - gravity[1]
    linear_acceleration[2] = event.values[2] - gravity[2]
}

public void onSensorChanged(SensorEvent event){
    // In this example, alpha is calculated as t / (t + dT),
    // where t is the low-pass filter's time-constant and
    // dT is the event delivery rate.

    final float alpha = 0.8;

    // Isolate the force of gravity with the low-pass filter.
    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];

    // Remove the gravity contribution with the high-pass filter.
    linear_acceleration[0] = event.values[0] - gravity[0];
    linear_acceleration[1] = event.values[1] - gravity[1];
    linear_acceleration[2] = event.values[2] - gravity[2];
}

Lưu ý: Bạn có thể sử dụng nhiều kỹ thuật để lọc dữ liệu cảm biến. Mã mẫu ở trên sử dụng một hằng số bộ lọc đơn giản (alpha) để tạo bộ lọc thông thấp. Hằng số bộ lọc này bắt nguồn từ hằng số thời gian (t), là giá trị đại diện gần đúng cho độ trễ mà bộ lọc thêm vào các sự kiện cảm biến và tốc độ phân phối sự kiện của cảm biến (dt). Mã mẫu sử dụng giá trị alpha là 0,8 cho mục đích minh hoạ. Nếu sử dụng phương thức lọc này, bạn có thể cần chọn một giá trị alpha khác.

Gia tốc kế sử dụng hệ thống toạ độ cảm biến chuẩn. Trong thực tế, điều này có nghĩa là các điều kiện sau đây áp dụng khi một thiết bị được đặt trên bàn theo hướng tự nhiên:

• Nếu bạn đẩy thiết bị ở bên trái (để thiết bị di chuyển sang phải), giá trị gia tốc x sẽ dương.
• Nếu bạn đẩy thiết bị ở dưới cùng (để thiết bị di chuyển ra xa bạn), giá trị gia tốc y sẽ là dương.
• Nếu bạn đẩy thiết bị lên trời với gia tốc A m/s², thì giá trị gia tốc z sẽ bằng A + 9,81, tương ứng với gia tốc của thiết bị (+A m/s²) trừ đi trọng lực (-9,81 m/s²).
• Thiết bị đứng yên sẽ có giá trị gia tốc là +9,81, tương ứng với gia tốc của thiết bị (0 m/s² trừ lực hấp dẫn là -9,81 m/s²).

Nhìn chung, gia tốc kế là một cảm biến phù hợp để sử dụng nếu bạn đang theo dõi chuyển động của thiết bị. Hầu hết mọi điện thoại di động và máy tính bảng chạy Android đều có gia tốc kế và tiêu thụ điện năng ít hơn khoảng 10 lần so với các cảm biến chuyển động khác. Một nhược điểm là bạn có thể phải triển khai các bộ lọc thông thấp và thông cao để loại bỏ lực hấp dẫn và giảm độ nhiễu.

Sử dụng con quay hồi chuyển

Con quay hồi chuyển đo tốc độ xoay theo rad/giây xung quanh trục x, y và z của thiết bị. Đoạn mã sau đây cho bạn biết cách tải một thực thể của con quay hồi chuyển mặc định:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE);

Lưu ý: Nếu ứng dụng của bạn nhắm đến Android 12 (API cấp 31) trở lên, thì cảm biến này sẽ bị giới hạn tốc độ.

Hệ toạ độ của cảm biến giống với hệ toạ độ dùng cho cảm biến gia tốc. Xoay có giá trị dương theo hướng ngược chiều kim đồng hồ; tức là đối tượng tiếp nhận dữ liệu nhìn từ vị trí dương nào đó trên trục x, y hoặc z tại một thiết bị được đặt trên gốc sẽ báo cáo hướng xoay dương nếu thiết bị có vẻ như đang xoay ngược chiều kim đồng hồ. Đây là định nghĩa toán học chuẩn về độ xoay dương và không giống với định nghĩa về độ nghiêng mà cảm biến hướng sử dụng.

Thông thường, đầu ra của con quay hồi chuyển được tích hợp theo thời gian để tính toán một vòng quay mô tả sự thay đổi của các góc trong khoảng thời gian. Ví dụ:

// Create a constant to convert nanoseconds to seconds.
private val NS2S = 1.0f / 1000000000.0f
private val deltaRotationVector = FloatArray(4) { 0f }
private var timestamp: Float = 0f

override fun onSensorChanged(event: SensorEvent?) {
    // This timestep's delta rotation to be multiplied by the current rotation
    // after computing it from the gyro sample data.
    if (timestamp != 0f && event != null) {
        val dT = (event.timestamp - timestamp) * NS2S
        // Axis of the rotation sample, not normalized yet.
        var axisX: Float = event.values[0]
        var axisY: Float = event.values[1]
        var axisZ: Float = event.values[2]

        // Calculate the angular speed of the sample
        val omegaMagnitude: Float = sqrt(axisX * axisX + axisY * axisY + axisZ * axisZ)

        // Normalize the rotation vector if it's big enough to get the axis
        // (that is, EPSILON should represent your maximum allowable margin of error)
        if (omegaMagnitude > EPSILON) {
            axisX /= omegaMagnitude
            axisY /= omegaMagnitude
            axisZ /= omegaMagnitude
        }

        // Integrate around this axis with the angular speed by the timestep
        // in order to get a delta rotation from this sample over the timestep
        // We will convert this axis-angle representation of the delta rotation
        // into a quaternion before turning it into the rotation matrix.
        val thetaOverTwo: Float = omegaMagnitude * dT / 2.0f
        val sinThetaOverTwo: Float = sin(thetaOverTwo)
        val cosThetaOverTwo: Float = cos(thetaOverTwo)
        deltaRotationVector[0] = sinThetaOverTwo * axisX
        deltaRotationVector[1] = sinThetaOverTwo * axisY
        deltaRotationVector[2] = sinThetaOverTwo * axisZ
        deltaRotationVector[3] = cosThetaOverTwo
    }
    timestamp = event?.timestamp?.toFloat() ?: 0f
    val deltaRotationMatrix = FloatArray(9) { 0f }
    SensorManager.getRotationMatrixFromVector(deltaRotationMatrix, deltaRotationVector);
    // User code should concatenate the delta rotation we computed with the current rotation
    // in order to get the updated rotation.
    // rotationCurrent = rotationCurrent * deltaRotationMatrix;
}

// Create a constant to convert nanoseconds to seconds.
private static final float NS2S = 1.0f / 1000000000.0f;
private final float[] deltaRotationVector = new float[4]();
private float timestamp;

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    // This timestep's delta rotation to be multiplied by the current rotation
    // after computing it from the gyro sample data.
    if (timestamp != 0) {
      final float dT = (event.timestamp - timestamp) * NS2S;
      // Axis of the rotation sample, not normalized yet.
      float axisX = event.values[0];
      float axisY = event.values[1];
      float axisZ = event.values[2];

      // Calculate the angular speed of the sample
      float omegaMagnitude = sqrt(axisX*axisX + axisY*axisY + axisZ*axisZ);

      // Normalize the rotation vector if it's big enough to get the axis
      // (that is, EPSILON should represent your maximum allowable margin of error)
      if (omegaMagnitude > EPSILON) {
        axisX /= omegaMagnitude;
        axisY /= omegaMagnitude;
        axisZ /= omegaMagnitude;
      }

      // Integrate around this axis with the angular speed by the timestep
      // in order to get a delta rotation from this sample over the timestep
      // We will convert this axis-angle representation of the delta rotation
      // into a quaternion before turning it into the rotation matrix.
      float thetaOverTwo = omegaMagnitude * dT / 2.0f;
      float sinThetaOverTwo = sin(thetaOverTwo);
      float cosThetaOverTwo = cos(thetaOverTwo);
      deltaRotationVector[0] = sinThetaOverTwo * axisX;
      deltaRotationVector[1] = sinThetaOverTwo * axisY;
      deltaRotationVector[2] = sinThetaOverTwo * axisZ;
      deltaRotationVector[3] = cosThetaOverTwo;
    }
    timestamp = event.timestamp;
    float[] deltaRotationMatrix = new float[9];
    SensorManager.getRotationMatrixFromVector(deltaRotationMatrix, deltaRotationVector);
    // User code should concatenate the delta rotation we computed with the current rotation
    // in order to get the updated rotation.
    // rotationCurrent = rotationCurrent * deltaRotationMatrix;
}

Con quay hồi chuyển tiêu chuẩn cung cấp dữ liệu xoay thô mà không cần lọc hoặc sửa lỗi nhiễu và độ lệch (thiên vị). Trong thực tế, độ nhiễu và độ lệch của con quay hồi chuyển sẽ gây ra các lỗi cần được bù lại. Bạn thường xác định độ lệch (độ lệch) và độ nhiễu bằng cách theo dõi các cảm biến khác, chẳng hạn như cảm biến trọng lực hoặc gia tốc kế.

Sử dụng con quay hồi chuyển chưa được hiệu chuẩn

Con quay hồi chuyển chưa được hiệu chuẩn tương tự như con quay hồi chuyển, ngoại trừ việc không áp dụng biện pháp bù trượt con quay hồi chuyển cho tốc độ xoay. Hệ thống vẫn áp dụng độ chính xác ban đầu và hệ số bù nhiệt độ cho tốc độ xoay. Con quay hồi chuyển chưa được hiệu chuẩn rất hữu ích cho việc xử lý sau và kết hợp dữ liệu hướng. Nói chung, gyroscope_event.values[0] sẽ gần với uncalibrated_gyroscope_event.values[0] - uncalibrated_gyroscope_event.values[3]. Tức là,

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

Lưu ý: Các cảm biến chưa được hiệu chuẩn cung cấp nhiều kết quả thô hơn và có thể bao gồm một số độ lệch, nhưng kết quả đo lường của chúng có ít điểm nhảy hơn từ các phép chỉnh sửa được áp dụng thông qua quá trình hiệu chuẩn. Một số ứng dụng có thể muốn các kết quả chưa được hiệu chỉnh này mượt mà và đáng tin cậy hơn. Ví dụ: nếu một ứng dụng đang cố gắng thực hiện quá trình hợp nhất cảm biến của riêng mình, thì việc đưa ra thông tin hiệu chuẩn có thể làm méo kết quả.

Ngoài tốc độ quay, con quay hồi chuyển chưa được hiệu chỉnh còn cung cấp độ trôi ước tính xung quanh mỗi trục. Mã sau đây cho bạn biết cách lấy một bản sao của con quay hồi chuyển mặc định chưa được hiệu chỉnh:

val sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val sensor: Sensor? = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE_UNCALIBRATED)

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE_UNCALIBRATED);

Mã mẫu khác

Mẫu BatchStepSensor minh hoạ thêm về cách sử dụng các API được trình bày trên trang này.

Bạn cũng nên đọc

• Cảm biến
• Tổng quan về cảm biến
• Cảm biến vị trí
• Cảm biến môi trường