位置感應器

Android 平台提供兩種感應器，可讓您判斷裝置的位置：地磁場感應器和加速計。Android 平台也提供感應器，可讓您判斷裝置正面與物體的距離 (稱為鄰近感應器)。地磁感應器和鄰近感應器是硬體感應器。大多數手機和平板電腦製造商都會加入地磁場感應器。同樣地，手機製造商通常會加入鄰近感應器，用於判斷手機何時靠近使用者的臉部 (例如通話期間)。如要判斷裝置的螢幕方向，可以使用裝置加速計和地磁場感應器的讀數。

注意：方向感應器已在 Android 2.2 (API 級別 8) 淘汰，方向感應器類型則已在 Android 4.4W (API 級別 20) 淘汰。

位置感應器可用於判斷裝置在世界參考架構中的實際位置。舉例來說，您可以使用地磁場感應器搭配加速計，判斷裝置相對於磁北極的位置。您也可以使用這些感應器，在應用程式的參考架構中判斷裝置的方向。位置感應器通常不會用於監控裝置的移動或動作，例如搖晃、傾斜或推擠 (詳情請參閱「動作感應器」)。

地磁場感應器和加速計會針對每個 SensorEvent 傳回多維陣列的感應器值。舉例來說，地磁場感應器會在單一感應器事件期間，為三個座標軸的每個軸提供地磁場強度值。同樣地，加速計感應器會在感應器事件期間測量裝置所施加的加速度。如要進一步瞭解感應器使用的座標系統，請參閱「 感應器座標系統」。鄰近感應器為每個感應器事件提供單一值。表 1 概述 Android 平台支援的位置感應器。

表 1. Android 平台支援的位置感應器。

感應器 感應器事件資料 說明 測量單位
TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] 沿著 x 軸的旋轉向量元件 (x * sin(θ/2))。 無單位
SensorEvent.values[1] 沿著 y 軸的旋轉向量元件 (y * sin(θ/2))。
SensorEvent.values[2] 沿著 z 軸的旋轉向量元件 (z * sin(θ/2))。
TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] 沿著 X 軸的旋轉向量元件 (x * sin(while/2))。 無單位
SensorEvent.values[1] 沿著 y 軸的旋轉向量元件 (y * sin(θ/2))。
SensorEvent.values[2] 沿著 z 軸的旋轉向量元件 (z * sin(θ/2))。
TYPE_MAGNETIC_FIELD SensorEvent.values[0] 沿著 x 軸的地球磁場強度。 μT
SensorEvent.values[1] 沿著 y 軸的地球磁場強度。
SensorEvent.values[2] 沿著 Z 軸的地球磁場強度。
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED SensorEvent.values[0] 沿著 x 軸的地球磁場強度 (未經過硬鐵校準)。 μT
SensorEvent.values[1] 沿著 y 軸的地球磁場強度 (未經過硬鐵校準)。
SensorEvent.values[2] 沿著 z 軸的地球磁場強度 (不含硬鐵校準)。
SensorEvent.values[3] X 軸上的鐵偏差估計值。
SensorEvent.values[4] 沿著 Y 軸顯示 Iron 偏差估計值。
SensorEvent.values[5] 沿著 Z 軸的鐵偏差估計值。
TYPE_ORIENTATION1 個 SensorEvent.values[0] 方位角 (沿著 Z 軸的角度)。 度
SensorEvent.values[1] 俯仰角 (X 軸周圍的角度)。
SensorEvent.values[2] 滾動 (沿著 y 軸旋轉的角度)。
TYPE_PROXIMITY SensorEvent.values[0] 與物件的距離。2 公分

1此感應器已在 Android 2.2 (API 級別 8) 淘汰，且此感應器類型已在 Android 4.4W (API 級別 20) 淘汰。感應器架構提供其他方法，可用於取得裝置方向，詳情請參閱「計算裝置的螢幕方向」一文。

2 部分鄰近感應器只會提供表示近距離的二進位值。

使用遊戲旋轉向量感應器

遊戲旋轉向量感應器與旋轉向量感應器相同，只是不使用地磁場。因此，Y 軸並不會指向北方，而是指向其他參考點。該參考值的漂移量可與陀螺儀在 Z 軸周圍的漂移量相同。

由於遊戲旋轉向量感應器不會使用磁場，因此相對旋轉功能會更準確，且不會受到磁場變化的影響。如果您不在意北方的位置，可以在遊戲中使用這個感應器，而且一般旋轉向量因依賴磁場而不符合需求。

以下程式碼說明如何取得預設遊戲旋轉向量感應器的執行個體：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR)

Java

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

使用地磁旋轉向量感應器

地磁旋轉向量感應器與旋轉向量感應器類似，但不會使用陀螺儀。這個感應器的準確度低於一般旋轉向量感應器，但耗電量較低。只有在想在背景收集旋轉資訊時，才使用這個感應器。此感應器最適合與批次處理搭配使用。

以下程式碼說明如何取得預設地磁旋轉向量感應器的執行個體：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR)

Java

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

計算裝置的螢幕方向

計算裝置的方向後，您就可以根據地球參考框 (特別是磁北極) 監控裝置的位置。下列程式碼說明如何計算裝置的方向：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
// Rotation matrix based on current readings from accelerometer and magnetometer.
val rotationMatrix = FloatArray(9)
SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelerometerReading, magnetometerReading)

// Express the updated rotation matrix as three orientation angles.
val orientationAngles = FloatArray(3)
SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles)

Java

private SensorManager sensorManager;
...
// Rotation matrix based on current readings from accelerometer and magnetometer.
final float[] rotationMatrix = new float[9];
SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null,
    accelerometerReading, magnetometerReading);

// Express the updated rotation matrix as three orientation angles.
final float[] orientationAngles = new float[3];
SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles);

系統會使用裝置的地磁場感應器和加速計，計算方向角。系統會使用這兩個硬體感應器，提供下列三個方向角度的資料：

  • 方位角 (沿 -z 軸旋轉的角度)。這是裝置目前指南針方向與磁北之間的角度。如果裝置頂端朝向磁北，方位角為 0 度；如果頂端朝向南方，方位角為 180 度。同樣地，如果頂端朝向東方，方位角為 90 度，如果頂端朝向西方，方位角為 270 度。
  • 俯仰 (沿 X 軸旋轉的角度)。這是飛機與裝置螢幕平行且平面與地面平行的角度。如果您將裝置貼近地面，且底部邊緣最接近您，並且讓裝置的頂部邊緣朝向地面傾斜，傾斜角度就會變為正值。反方向傾斜 (將裝置頂端遠離地面) 會導致俯仰角變成負值。值的範圍為 -90 度到 90 度。
  • 傾角 (沿 y 軸旋轉的角度)。這是垂直於裝置螢幕的平面，與垂直於地面的平面之間的角度。如果將裝置平行地握在靠近自己的底部邊緣，並將裝置左側邊緣傾斜至地面，則翻轉角度會變成正值。反向傾斜 (將裝置的右側邊緣朝向地面) 傾斜會導致滾動角度變成負數。值的範圍是 -180 度到 180 度。

注意：感應器的角色定義已變更，以反映地理感應器生態系統中絕大多數的實作方式。

請注意，這些角度採用的座標系統與航空業使用的座標系統不同 (針對偏航、俯仰和滾轉)。在航空系統中，X 軸是沿著飛機的長邊，從機尾到機頭。

方向感應器會處理加速計和地磁場感應器的原始感應器資料，藉此衍生資料。由於涉及大量處理作業，因此方向感應器的準確度和精確度會降低。具體來說，這項感應器只有在翻轉角度為 0 時才可靠。因此，方向感應器已在 Android 2.2 (API 級別 8) 中淘汰，方向感應器類型已在 Android 4.4W (API 級別 20) 中淘汰。建議您使用 getRotationMatrix() 方法搭配 getOrientation() 方法，計算方向值，而非使用方向感應器的原始資料，如以下程式碼範例所示。在這個程序中，您可以使用 remapCoordinateSystem() 方法將方向值轉譯為應用程式的參考影格。

Kotlin

class SensorActivity : Activity(), SensorEventListener {

    private lateinit var sensorManager: SensorManager
    private val accelerometerReading = FloatArray(3)
    private val magnetometerReading = FloatArray(3)

    private val rotationMatrix = FloatArray(9)
    private val orientationAngles = FloatArray(3)

    public override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.main)
        sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
        // You must implement this callback in your code.
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()

        // Get updates from the accelerometer and magnetometer at a constant rate.
        // To make batch operations more efficient and reduce power consumption,
        // provide support for delaying updates to the application.
        //
        // In this example, the sensor reporting delay is small enough such that
        // the application receives an update before the system checks the sensor
        // readings again.
        sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)?.also { accelerometer ->
            sensorManager.registerListener(
                    this,
                    accelerometer,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
            )
        }
        sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD)?.also { magneticField ->
            sensorManager.registerListener(
                    this,
                    magneticField,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
            )
        }
    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()

        // Don't receive any more updates from either sensor.
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }

    // Get readings from accelerometer and magnetometer. To simplify calculations,
    // consider storing these readings as unit vectors.
    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        if (event.sensor.type == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
            System.arraycopy(event.values, 0, accelerometerReading, 0, accelerometerReading.size)
        } else if (event.sensor.type == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
            System.arraycopy(event.values, 0, magnetometerReading, 0, magnetometerReading.size)
        }
    }

    // Compute the three orientation angles based on the most recent readings from
    // the device's accelerometer and magnetometer.
    fun updateOrientationAngles() {
        // Update rotation matrix, which is needed to update orientation angles.
        SensorManager.getRotationMatrix(
                rotationMatrix,
                null,
                accelerometerReading,
                magnetometerReading
        )

        // "rotationMatrix" now has up-to-date information.

        SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles)

        // "orientationAngles" now has up-to-date information.
    }
}

Java

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {

    private SensorManager sensorManager;
    private final float[] accelerometerReading = new float[3];
    private final float[] magnetometerReading = new float[3];

    private final float[] rotationMatrix = new float[9];
    private final float[] orientationAngles = new float[3];

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
        // You must implement this callback in your code.
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();

        // Get updates from the accelerometer and magnetometer at a constant rate.
        // To make batch operations more efficient and reduce power consumption,
        // provide support for delaying updates to the application.
        //
        // In this example, the sensor reporting delay is small enough such that
        // the application receives an update before the system checks the sensor
        // readings again.
        Sensor accelerometer = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
        if (accelerometer != null) {
            sensorManager.registerListener(this, accelerometer,
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        }
        Sensor magneticField = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
        if (magneticField != null) {
            sensorManager.registerListener(this, magneticField,
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        }
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();

        // Don't receive any more updates from either sensor.
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }

    // Get readings from accelerometer and magnetometer. To simplify calculations,
    // consider storing these readings as unit vectors.
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
          System.arraycopy(event.values, 0, accelerometerReading,
              0, accelerometerReading.length);
        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
            System.arraycopy(event.values, 0, magnetometerReading,
                0, magnetometerReading.length);
        }
    }

    // Compute the three orientation angles based on the most recent readings from
    // the device's accelerometer and magnetometer.
    public void updateOrientationAngles() {
        // Update rotation matrix, which is needed to update orientation angles.
        SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null,
            accelerometerReading, magnetometerReading);

        // "rotationMatrix" now has up-to-date information.

        SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles);

        // "orientationAngles" now has up-to-date information.
    }
}

除了將感應器的座標系統轉換為應用程式的參考架構，您通常不需要對裝置的原始方向角執行任何資料處理或篩選作業。

使用地磁場感應器

地磁感應器可讓您監控地球磁場的變化。下列程式碼說明如何取得預設地磁場感應器的例項：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD)

Java

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

注意： 如果應用程式指定的是 Android 12 (API 級別 31) 以上版本，這個感應器會設有頻率限制。

這個感應器會為三個座標軸的每個軸提供原始場強資料 (以微特斯拉為單位)。通常不需要直接使用這個感應器。您可以改用旋轉向量感應器來判斷原始旋轉動作，也可以使用加速計和地磁場感應器搭配 getRotationMatrix() 方法，取得旋轉矩陣和傾斜矩陣。然後您可以搭配使用這些矩陣與 getOrientation() 和 getInclination() 方法，取得方位角和地磁感應資料。

注意： 測試應用程式時，您可以以 8 字形的模式揮動裝置，提升感應器的準確度。

使用未校正的磁力儀

未校正的磁力儀與地磁場感應器類似，但磁場不會套用硬鐵校正。磁場仍會套用工廠校正和溫度補償。未校正的磁力儀很適合處理不佳的硬鐵估計。一般來說，geomagneticsensor_event.values[0] 會接近 uncalibrated_magnetometer_event.values[0] - uncalibrated_magnetometer_event.values[3]。也就是說，

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

注意：未校正的傳感器會提供較多原始結果，且可能包含某些偏差，但其測量值中包含的跳躍次數較少，因為校正會套用修正。有些應用程式可能會偏好未校正的結果，因為這些結果更流暢、更可靠。舉例來說，如果應用程式嘗試執行自己的感應器融合，導入校正值可能會導致結果失真。

除了磁場之外，未校正的磁力計也會提供每個軸的預估硬鐵偏差。以下程式碼說明如何取得預設未校正磁力計的例項：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED)

Java

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

使用鄰近感應器

鄰近感應器可讓您判斷物體與裝置的距離。下列程式碼說明如何取得預設接近感應器的例項：

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)

Java

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

鄰近感應器通常用於判斷某人頭部與手機錶面之間的距離 (例如使用者撥打或接聽電話時)。大多數的接近感應器會傳回絕對距離 (以公分為單位)，但有些感應器只會傳回近距離和遠距離值。

注意：在某些裝置型號上，鄰近感應器位於螢幕下方，如果螢幕處於開啟狀態，畫面上可能會顯示閃爍的圓點。

以下程式碼說明如何使用鄰近感應器：

Kotlin

class SensorActivity : Activity(), SensorEventListener {

    private lateinit var sensorManager: SensorManager
    private var proximity: Sensor? = null

    public override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.main)

        // Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of
        // a particular sensor.
        sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
        proximity = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
    }

    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        val distance = event.values[0]
        // Do something with this sensor data.
    }

    override fun onResume() {
        // Register a listener for the sensor.
        super.onResume()

        proximity?.also { proximity ->
            sensorManager.registerListener(this, proximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL)
        }
    }

    override fun onPause() {
        // Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.
        super.onPause()
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }
}

Java

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
    private SensorManager sensorManager;
    private Sensor proximity;

    @Override
    public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        // Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of
        // a particular sensor.
        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        proximity = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);
    }

    @Override
    public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
    }

    @Override
    public final void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        float distance = event.values[0];
        // Do something with this sensor data.
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        // Register a listener for the sensor.
        super.onResume();
        sensorManager.registerListener(this, proximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
      }

    @Override
    protected void onPause() {
        // Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.
        super.onPause();
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
}

注意：部分接近感應器會傳回代表「近」或「遠」的二進位值。在這種情況下，感應器通常會在遠端狀態中回報最大範圍值，在近端狀態中回報較低的值。通常，遠值是大於 5 公分的值，但這個值可能因感應器和感應器而異，您可以使用 getMaximumRange() 方法判斷感應器的最大範圍。

另請參閱

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動作感應器
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環境感應器