位置センサー

Android プラットフォームには、デバイスの位置を特定するためのセンサーが 2 つあります。地磁気センサーと加速度計です。Android プラットフォームには、デバイスの顔と物体との間の距離を測定できるセンサー（近接センサー）も用意されています。地磁気センサーと近接センサーは、ハードウェアベースです。ほとんどのスマートフォン メーカーやタブレット メーカーは、地磁気センサーを搭載しています。同様に、スマートフォンのメーカーは通常、近接センサーを搭載して、通話時などにハンドセットをユーザーの顔に近づけて置いているかを判断できるようにしています。デバイスの向きを判断するには、デバイスの加速度計と地磁気センサーの測定値を使用できます。

注: 方向センサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨になり、方向センサーのタイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨になりました。

位置センサーは、世界の基準フレームにおけるデバイスの物理的な位置を特定するのに便利です。たとえば、地磁気センサーと加速度計を組み合わせて使用することで、磁気北極に対するデバイスの位置を特定できます。これらのセンサーを使用して、アプリの参照フレーム内のデバイスの向きを判断することもできます。 通常、位置センサーは、振れ、傾斜、推力など、デバイスの動きや動きのモニタリングには使用されません（詳しくは、モーション センサーをご覧ください）。

地磁気センサーと加速度計は、SensorEvent ごとにセンサー値の多次元配列を返します。たとえば、地磁気センサーは、1 つのセンサー イベント中に、3 つの座標軸のそれぞれに対して地磁気強度の値を提供します。同様に、加速度計センサーは、センサー イベント中にデバイスに加えられる加速度を測定します。センサーで使用される座標系の詳細については、 センサー座標系をご覧ください。近接センサーは、センサー イベントごとに単一の値を提供します。表 1 に、Android プラットフォームでサポートされている位置センサーをまとめます。

表 1. Android プラットフォームでサポートされている位置センサー。

センサー センサー イベント データ 説明 測定単位
TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] x 軸に沿った回転ベクトル成分（x × sin(サー/2)）。 単位なし
SensorEvent.values[1] y 軸に沿った回転ベクトルの成分（y * sin(z/2)）。
SensorEvent.values[2] z 軸に沿った回転ベクトル成分（z × sin(z/2)）。
TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] x 軸に沿った回転ベクトル成分（x × sin(サー/2)）。 単位なし
SensorEvent.values[1] y 軸に沿った回転ベクトルの成分（y * sin(z/2)）。
SensorEvent.values[2] z 軸に沿った回転ベクトル成分（z × sin(z/2)）。
TYPE_MAGNETIC_FIELD SensorEvent.values[0] x 軸に沿った地磁場の強さ。 μT
SensorEvent.values[1] y 軸に沿った地磁場の強さ。
SensorEvent.values[2] z 軸に沿った地磁場の強さ。
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED SensorEvent.values[0] x 軸に沿った地磁場の強さ（強鉄によるキャリブレーションなし）。 μT
SensorEvent.values[1] y 軸に沿った地磁場の強さ（強鉄によるキャリブレーションなし）。
SensorEvent.values[2] z 軸に沿った地磁場の強さ（硬い鉄によるキャリブレーションなし）。
SensorEvent.values[3] x 軸に沿った鉄バイアスの推定。
SensorEvent.values[4] y 軸に沿った鉄バイアスの推定。
SensorEvent.values[5] z 軸に沿った鉄バイアスの推定。
TYPE_ORIENTATION1。 SensorEvent.values[0] 方位角（Z 軸を中心とした角度）。 度数
SensorEvent.values[1] ピッチ（X 軸を中心とする角度）。
SensorEvent.values[2] Roll（Y 軸を中心とする角度）
TYPE_PROXIMITY SensorEvent.values[0] 対象物からの距離2。 cm

1このセンサーは Android 2.2（API レベル 8）でサポートが終了し、Android 4.4W（API レベル 20）でサポートが終了しました。センサー フレームワークには、デバイスの向きを取得するための別のメソッドが用意されています。これについては、デバイスの向きを計算するをご覧ください。

2 一部の近接センサーは、近接センサーと遠距離を表すバイナリ値のみを提供します。

ゲームの回転ベクトル センサーを使用する

ゲームの回転ベクトル センサーは、地磁場を使用しない点を除き、回転ベクトル センサーと同じです。そのため、Y 軸は北を指しているのではなく、他の基準を指します。この基準は、ジャイロスコープが Z 軸を中心にドリフトするのと同じ桁のドリフトを許容します。

ゲーム回転ベクトル センサーは磁場を使用しないため、相対回転がより正確になり、磁場の変化の影響を受けません。このセンサーは、北の位置が重要ではなく、正回転ベクトルが磁場に依存しているためニーズに合わない場合に、ゲームで使用します。

次のコードは、デフォルトのゲーム回転ベクトル センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

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);

地磁気回転ベクトル センサーを使用する

地磁気回転ベクトル センサーは回転ベクトル センサーに似ていますが、ジャイロスコープを使用しません。このセンサーの精度は正回転ベクトル センサーよりも低くなりますが、消費電力が削減されます。このセンサーは、バッテリーを過剰に消費することなく、バックグラウンドで回転情報を収集する場合にのみ使用してください。このセンサーはバッチ処理と組み合わせて使用すると非常に便利です。

次のコードは、デフォルトの地磁気回転ベクトル センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

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);

デバイスの向きを計算する

デバイスの向きを計算することで、地球の基準フレーム（具体的には、磁気北極）に対するデバイスの位置をモニタリングできます。次のコードは、デバイスの向きを計算する方法を示しています。

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);

デバイスの地磁気センサーとデバイスの加速度計を組み合わせて向きの角度が計算されます。これらの 2 つのハードウェア センサーを使用して、システムは次の 3 つの向きの角度のデータを提供します。

  • 方位角（-z 軸を中心とした回転度）。デバイスの現在のコンパス方向と磁北との間の角度です。 デバイスの上端が磁気北を向いている場合、方位角は 0 度です。上端が南を向いている場合、方位角は 180 度です。同様に、上端が東を向いている場合は方位角は 90 度、上端が西を向いている場合は方位角は 270 度です。
  • ピッチ（x 軸を中心とする回転数）。これは、デバイスの画面に平行な平面と、地面に平行な平面との間の角度です。デバイスを地面と平行にして下端を一番手前にし、デバイスの上端を地面に向けて傾けると、ピッチ角は正になります。反対方向に傾斜する（デバイスの上端を地面から離す）と、ピッチ角度は負になります。値の範囲は -90 度から 90 度です。
  • [Roll（y 軸を中心とする回転数）]これは、デバイスの画面に垂直な平面と、地面に垂直な平面との間の角度です。デバイスを地面と平行にして下端を一番手前にし、デバイスの左端を地面に向けて傾けると、ロール角度は正になります。反対方向に傾ける（デバイスの右端を地面に向けて動かす）と、ロール角度は負になります。値の範囲は -180 ～ 180 度です。

注: センサーのロール定義は、ジオセンサー エコシステムの大部分の実装を反映するように変更されました。

これらの角度は、航空で使用される座標系とは異なる座標系（ヨー、ピッチ、ロール）で機能します。航空システムでは、X 軸はテールから機体までの長辺に沿っています。

方位センサーは、加速度計と地磁気センサーからのセンサー未加工データを処理してデータを取得します。複雑な処理が行われるため、方向センサーの精度や精度が低下します。具体的には、このセンサーはロール角度が 0 の場合にのみ信頼できます。そのため、方向センサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨になり、方向センサーのタイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨になりました。 方位センサーの元データを使用する代わりに、次のコードサンプルに示すように、getRotationMatrix() メソッドと getOrientation() メソッドを併用して、向きの値を計算することをおすすめします。このプロセスの一環として、remapCoordinateSystem() メソッドを使用して、向きの値をアプリの参照フレームに変換できます。

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.
    }
}

通常、センサーの座標系をアプリの基準フレームに変換する以外に、デバイスの向きの未加工の角度に対するデータ処理やフィルタリングを行う必要はありません。

地磁気センサーを使用する

地磁気センサーを使用すると、地球の磁場の変化を監視できます。次のコードは、デフォルトの地磁気センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

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: Android 12（API レベル 31）以降をターゲットとするアプリの場合、このセンサーはレート制限されます。

このセンサーは、3 つの座標軸のそれぞれについて、電界強度の未加工データ（μT）を提供します。通常、このセンサーを直接使用する必要はありません。代わりに、回転ベクトル センサーを使用して未加工の回転動きを特定するか、加速度計と地磁気センサーを getRotationMatrix() メソッドと組み合わせて使用し、回転行列と傾斜行列を取得できます。これらの行列を getOrientation() メソッドと getInclination() メソッドで使用すると、方位角と地磁気の傾斜データを取得できます。

注: アプリをテストする際は、デバイスを 8 の字に振ることでセンサーの精度を改善できます。

未調整の磁力計を使用する

未調整の磁力計は、地磁場センサーと似ていますが、磁場に硬鉄調整が適用されていない点が異なります。磁場には、引き続き工場調整と温度補正が適用されます。未調整の磁力計は、不適切な硬い鉄の推定処理に役立ちます。一般に、geomagneticsensor_event.values[0] は uncalibrated_magnetometer_event.values[0] - uncalibrated_magnetometer_event.values[3] に近くなります。つまり

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

注: 未調整のセンサーは、未加工の結果が多くなり、ある程度のバイアスが含まれることがありますが、その測定値では、調整によって適用された調整からのジャンプが少なくなります。アプリケーションによっては、これらの未調整の結果をより滑らかで信頼できるものとみなすことがあります。たとえば、アプリが独自のセンサー フュージョンを実行しようとしている場合、キャリブレーションを導入すると、実際に結果が歪む可能性があります。

未調整の磁力計は、磁場に加えて、各軸の推定硬鉄バイアスも出力します。次のコードは、未調整のデフォルトの磁力計のインスタンスを取得する方法を示しています。

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);

近接センサーを使用する

近接センサーを使用すると、デバイスから対象物までの距離を測定できます。次のコードは、デフォルトの近接センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

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);

近接センサーは通常、スマートフォンの顔から人の頭までの距離を測定するために使用されます（たとえば、ユーザーが電話をかけたり、着信したりしたときなど）。ほとんどの近接センサーは絶対距離（cm）を返しますが、一部の近接センサーは近接センサーと遠距離の値のみを返します。

注: 一部のデバイスモデルでは近接センサーが画面の下にあります。そのため、画面がオンになっているときに有効にすると、ドットが点滅することがあります。

次のコードは、近接センサーの使用方法を示しています。

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: 一部の近接センサーは、「near」または「far」を表すバイナリ値を返します。この場合、センサーは通常、遠くの状態で最大範囲の値をレポートし、近の低い状態では小さい値をレポートします。通常、far 値は 5 cm を超える値ですが、これはセンサーによって異なります。センサーの最大範囲を特定するには、getMaximumRange() メソッドを使用します。

関連ドキュメント

前へ
モーション センサー
次へ
環境センサー