Sensores de posición

La plataforma de Android proporciona dos sensores que te permiten determinar la posición de un dispositivo: el sensor de campos geomagnéticos y el acelerómetro. La plataforma de Android también proporciona un sensor que permite determinar qué tan cerca se encuentra la cara de un dispositivo de un objeto (conocido como sensor de proximidad). El sensor de campo geomagnético y el sensor de proximidad se basan en hardware. La mayoría de los fabricantes de teléfonos celulares y tablets incluyen un sensor de campo geomagnético. Del mismo modo, los fabricantes de teléfonos celulares suelen incluir un sensor de proximidad para determinar cuándo un teléfono está cerca del rostro del usuario (por ejemplo, durante una llamada telefónica). Para determinar la orientación de un dispositivo, puedes usar las lecturas del acelerómetro del dispositivo y del sensor de campos geomagnéticos.

Nota: El sensor de orientación dejó de estar disponible en Android 2.2 (nivel de API 8) y el tipo de sensor de orientación dejó de estar disponible en Android 4.4W (nivel de API 20).

Los sensores de posición son útiles para determinar la posición física de un dispositivo en el marco de referencia mundial. Por ejemplo, puedes usar el sensor de campos geomagnéticos junto con el acelerómetro para determinar la posición de un dispositivo en relación con el polo norte magnético. También puedes usar estos sensores para determinar la orientación de un dispositivo en el marco de referencia de tu aplicación. Por lo general, los sensores de posición no se usan para supervisar los movimientos del dispositivo, como movimientos, inclinación o empuje (para obtener más información, consulta Sensores de movimiento).

El sensor de campos geomagnéticos y el acelerómetro muestran arrays multidimensionales de valores de sensor para cada SensorEvent. Por ejemplo, el sensor de campo geomagnético proporciona valores de fuerza de campo geomagnético para cada uno de los tres ejes de coordenadas durante un evento de sensor único. Del mismo modo, el sensor acelerómetro mide la aceleración que se aplica al dispositivo durante un evento de sensor. Para obtener más información sobre los sistemas de coordenadas que usan los sensores, consulta Sistemas de coordenadas de sensores. El sensor de proximidad proporciona un valor único para cada evento del sensor. En la tabla 1, se resumen los sensores de posición compatibles con la plataforma Android.

Tabla 1: Sensores de posición compatibles con la plataforma de Android.

Sensor Datos del evento del sensor Descripción Unidades de medición
TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje x (x * sin(θ/2)). Sin unidades
SensorEvent.values[1] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje y (y * sin(θ/2)).
SensorEvent.values[2] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje z (z * sin(θ/2)).
TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje x (x * sin(θ/2)). Sin unidades
SensorEvent.values[1] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje y (y * sin(θ/2)).
SensorEvent.values[2] Indica el componente vectorial de rotación junto al eje z (z * sin(θ/2)).
TYPE_MAGNETIC_FIELD SensorEvent.values[0] Fuerza del campo geomagnético junto al eje x. μT
SensorEvent.values[1] Fuerza del campo geomagnético junto al eje y.
SensorEvent.values[2] Fuerza del campo geomagnético junto al eje z.
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED SensorEvent.values[0] Fuerza del campo geomagnético (sin calibración de hierro resistente) junto al eje x. μT
SensorEvent.values[1] Fuerza del campo geomagnético (sin calibración de hierro resistente) junto al eje y.
SensorEvent.values[2] Fuerza del campo geomagnético (sin calibración de hierro resistente) junto al eje z.
SensorEvent.values[3] Estimación del sesgo de hierro junto al eje x.
SensorEvent.values[4] Estimación del sesgo de hierro junto al eje y.
SensorEvent.values[5] Estimación del sesgo de hierro junto al eje z.
TYPE_ORIENTATION1 SensorEvent.values[0] Azimuth (ángulo en torno al eje z). Grados
SensorEvent.values[1] Pitch (ángulo en torno al eje x).
SensorEvent.values[2] Roll (ángulo en torno al eje y).
TYPE_PROXIMITY SensorEvent.values[0] Distancia desde el objeto.2 cm

1Este sensor dejó de estar disponible en Android 2.2 (nivel de API 8) y este tipo de sensor dejó de estar disponible en Android 4.4W (nivel de API 20). El marco de trabajo del sensor proporciona métodos alternativos para adquirir la orientación del dispositivo, que se analizan en Cómo calcular la orientación del dispositivo.

2 Algunos sensores de proximidad solo proporcionan valores binarios que representan la distancia cercana y lejana.

Cómo usar el sensor del vector de rotación del juego

El sensor del vector de rotación del juego es idéntico al sensor del vector de rotación, excepto que no usa el campo geomagnético. Por lo tanto, el eje Y no apunta al norte, sino a otra referencia. Esa referencia puede desviarse en el mismo orden de magnitud a medida que el giroscopio se desplaza alrededor del eje Z.

Debido a que el sensor del vector de rotación del juego no usa el campo magnético, las rotaciones relativas son más precisas y no se ven afectadas por los cambios del campo magnético. Usa este sensor en un juego si no te interesa la ubicación del norte y el vector de rotación normal no se ajusta a tus necesidades debido a que depende del campo magnético.

En el siguiente código, se muestra cómo obtener una instancia del sensor vectorial de rotación predeterminado del juego:

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);

Cómo usar el sensor del vector de rotación geomagnético

El sensor del vector de rotación geomagnético es similar al sensor del vector de rotación, pero no usa el giroscopio. La precisión de este sensor es inferior a la del sensor del vector de rotación normal, pero el consumo de energía se reduce. Usa este sensor solo si quieres recopilar información de rotación en segundo plano sin usar demasiada batería. Este sensor es más útil cuando se usa junto con el procesamiento por lotes.

En el siguiente código, se muestra cómo obtener una instancia del sensor del vector de rotación geomagnético predeterminado:

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);

Cómo computar la orientación del dispositivo

Al computar la orientación de un dispositivo, puedes supervisar la posición del dispositivo en relación con el marco de referencia de la Tierra (específicamente, el polo norte magnético). En el siguiente código, se muestra cómo calcular la orientación de un dispositivo:

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);

El sistema calcula los ángulos de orientación usando el sensor de campos geomagnéticos de un dispositivo en combinación con el acelerómetro del dispositivo. Con estos dos sensores de hardware, el sistema proporciona datos para los siguientes tres ángulos de orientación:

  • Azimut (grados de rotación sobre el eje z). Es el ángulo entre la dirección actual de la brújula del dispositivo y el norte magnético. Si el borde superior del dispositivo apunta al norte magnético, el valor azimuth es de 0 grados; si el borde superior apunta al sur, el valor azimuth es de 180 grados. Del mismo modo, si el borde superior apunta al este, el azimut es de 90 grados y, si el borde superior se orienta al oeste, el valor azimuth es de 270 grados.
  • Pitch (grados de rotación sobre el eje x). Este es el ángulo entre un plano paralelo a la pantalla del dispositivo y un plano paralelo al suelo. Si sostienes el dispositivo paralelo al suelo con el borde inferior lo más cerca posible de ti e inclinas el borde superior del dispositivo hacia el suelo, el ángulo de inclinación será positivo. Si se inclina en la dirección opuesta (es decir, aleja el borde superior del dispositivo del suelo), el ángulo de inclinación se vuelve negativo. El rango de valores es de -90 a 90 grados.
  • Roll (grados de rotación sobre el eje y). Este es el ángulo entre un plano perpendicular a la pantalla del dispositivo y un plano perpendicular al suelo. Si sostienes el dispositivo paralelo al suelo con el borde inferior lo más cerca posible de tu cuerpo e inclinas el borde izquierdo del dispositivo hacia el suelo, el ángulo de desplazamiento se vuelve positivo. La inclinación en la dirección opuesta (mover el borde derecho del dispositivo hacia el suelo) provoca que el ángulo de desplazamiento se vuelva negativo. El rango de valores es de -180 a 180 grados.

Nota: La definición de rollo del sensor cambió para reflejar la gran mayoría de implementaciones en el ecosistema de geosensores.

Ten en cuenta que estos ángulos funcionan a partir de un sistema de coordenadas diferente al que se usa en la aviación (para guiñada, inclinación y giro). En el sistema de aviación, el eje x se encuentra en el lado largo del plano, desde la cola hasta la nariz.

Para obtener sus datos, el sensor de orientación procesa los datos sin procesar del sensor del acelerómetro y del sensor de campos geomagnéticos. Debido a la gran carga de procesamiento, la precisión y la precisión del sensor de orientación disminuyen. Específicamente, este sensor solo es confiable cuando el ángulo de desplazamiento es 0. Como resultado, el sensor de orientación dejó de estar disponible en Android 2.2 (nivel de API 8) y el tipo de sensor de orientación dejó de estar disponible en Android 4.4W (nivel de API 20). En lugar de usar datos sin procesar del sensor de orientación, te recomendamos que uses el método getRotationMatrix() junto con el método getOrientation() para calcular los valores de orientación, como se indica en la siguiente muestra de código. Como parte de este proceso, puedes usar el método remapCoordinateSystem() para traducir los valores de orientación al marco de referencia de tu aplicación.

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.
    }
}

Por lo general, no necesitas realizar ningún procesamiento de datos ni filtrado de los ángulos de orientación sin procesar del dispositivo, excepto traducir el sistema de coordenadas del sensor al marco de referencia de tu aplicación.

Cómo usar el sensor de campo geomagnético

El sensor de campo geomagnético te permite supervisar los cambios en el campo magnético de la Tierra. En el siguiente código, se muestra cómo obtener una instancia del sensor de campo geomagnético predeterminado:

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);

Nota: Si tu app se orienta a Android 12 (nivel de API 31) o versiones posteriores, este sensor tiene un límite de frecuencia.

Este sensor proporciona datos sin procesar sobre la intensidad del campo (en μT) para cada uno de los tres ejes de coordenadas. En general, no es necesario usar este sensor directamente. En su lugar, puedes usar el sensor del vector de rotación para determinar el movimiento rotativo sin procesar o puedes usar el acelerómetro y el sensor de campo geomagnético junto con el método getRotationMatrix() para obtener la matriz de rotación y la matriz de inclinación. Luego, puedes usar estas matrices con los métodos getOrientation() y getInclination() para obtener los datos de azimut y de inclinación geomagnética.

Nota: Cuando pruebas la app, puedes mejorar la precisión del sensor si mueves el dispositivo en forma de 8.

Cómo usar el magnetómetro sin calibrar

El magnetómetro sin calibrar es similar al sensor de campo geomagnético, excepto que al campo magnético no se le aplica calibración de hierro resistente. La calibración de fábrica y la compensación de temperatura se aplican al campo magnético. El magnetómetro sin calibrar es útil para manejar estimaciones deficientes del hierro duro. En general, geomagneticsensor_event.values[0] se aproximará a uncalibrated_magnetometer_event.values[0] - uncalibrated_magnetometer_event.values[3]. Es decir:

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

Nota: Los sensores no calibrados proporcionan resultados más sin procesar y pueden incluir cierto sesgo, pero sus mediciones contienen menos saltos de las correcciones aplicadas a través de la calibración. Algunas aplicaciones pueden preferir estos resultados sin calibrar como más fluidos y confiables. Por ejemplo, si una aplicación intenta realizar su propia fusión de sensores, introducir calibraciones puede distorsionar los resultados.

Además del campo magnético, el magnetómetro sin calibrar también proporciona el sesgo de hierro duro estimado en cada eje. En el siguiente código, se muestra cómo obtener una instancia del magnetómetro sin calibrar predeterminado:

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);

Cómo usar el sensor de proximidad

El sensor de proximidad permite determinar a qué distancia se encuentra un objeto respecto de un dispositivo. En el siguiente código, se muestra cómo obtener una instancia del sensor de proximidad predeterminado:

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);

El sensor de proximidad generalmente se usa para determinar a qué distancia se encuentra la cabeza de una persona de la cara de un teléfono celular (por ejemplo, cuando un usuario realiza o recibe una llamada telefónica). La mayoría de los sensores de proximidad muestran la distancia absoluta en cm, pero algunos solo muestran valores cercanos y lejanos.

Nota: En algunos modelos de dispositivos, el sensor de proximidad se encuentra debajo de la pantalla, lo que puede hacer que aparezca un punto intermitente en la pantalla si está habilitado mientras la pantalla está encendida.

El siguiente código muestra cómo usar el sensor de proximidad:

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);
    }
}

Nota: Algunos sensores de proximidad muestran valores binarios que representan "cerca" o "lejos". En este caso, el sensor generalmente informa su valor de rango máximo en el estado lejano y un valor menor en el estado cercano. Por lo general, el valor de lejanía es un valor > 5 cm, pero puede variar de un sensor a otro. Puedes determinar el rango máximo de un sensor con el método getMaximumRange().

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