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,可讓您判斷裝置錶面與物體間的距離 (稱為「鄰近感應器」)。地磁場感應器和鄰近感應器採用硬體。大部分的手機和平板電腦製造商均內建地磁場感應器。同樣地,手機製造商通常會提供鄰近感應器,藉此判斷手持手機靠近使用者的臉部 (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) 中淘汰,方向感應器類型已在 Android 4.4W (API 級別 20) 中淘汰。
位置感應器可用於判斷裝置在世界參考框架中的實際位置。舉例來說,您可以使用地理磁場感應器搭配加速計,判斷裝置的相對於磁北極的位置。您也可以使用這些感應器,依據應用程式參考架構判斷裝置的螢幕方向。位置感應器通常不會用於監控裝置的動作或動作,例如搖動、傾斜或信任 (詳情請參閱「動作感應器」)。
地磁場感應器和加速計會傳回各個 SensorEvent
的感應器值的多維陣列。舉例來說,地理磁場感應器會在單一感應器事件期間,針對三個座標軸分別提供地磁場強度值。同樣地,加速計感應器也會測量感應器事件發生期間套用至裝置的加速。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」一文。鄰近感應器為每個感應器事件提供單一值。表 1 摘要列出 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(while/2))。 | 無單位 |
SensorEvent.values[1] |
沿著 Y 軸的旋轉向量元件 (y * sin(while/2))。 | ||
SensorEvent.values[2] |
沿著 Z 軸的旋轉向量元件 (z * sin(while/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(while/2))。 | ||
SensorEvent.values[2] |
沿著 Z 軸的旋轉向量元件 (z * sin(while/2))。 | ||
TYPE_MAGNETIC_FIELD |
SensorEvent.values[0] |
沿著 X 軸的地磁場強度。 | 微特 |
SensorEvent.values[1] |
Y 軸的地磁場強度。 | ||
SensorEvent.values[2] |
沿著 Z 軸的地磁場強度。 | ||
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED |
SensorEvent.values[0] |
沿著 X 軸的地磁場強度 (沒有硬鐵校正)。 | 微特 |
SensorEvent.values[1] |
Y 軸的地磁場強度 (沒有硬鐵校正)。 | ||
SensorEvent.values[2] |
沿著 Z 軸的地磁場強度 (沒有硬鐵校正)。 | ||
SensorEvent.values[3] |
沿著 X 軸推測出的鐵偏誤。 | ||
SensorEvent.values[4] |
Y 軸上的鐵偏誤。 | ||
SensorEvent.values[5] |
沿著 Z 軸推測出的鐵偏誤。 | ||
TYPE_ORIENTATION 1 個 |
SensorEvent.values[0] |
方位角 (Z 軸的角度)。 | 度 |
SensorEvent.values[1] |
俯仰角 (X 軸周圍的角度)。 | ||
SensorEvent.values[2] |
旋轉 (Y 軸周圍的角度)。 | ||
TYPE_PROXIMITY |
SensorEvent.values[0] |
與物體的距離2。 | 公分 |
1這個感應器已在 Android 2.2 (API 級別 8) 中淘汰,且這個感應器類型已在 Android 4.4W (API 級別 20) 中淘汰。感應器架構提供替代裝置方向的方法,詳情請參閱「計算裝置的方向」。
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 軸並非指向北方,而是其他參照。該參照允許與陀螺儀沿著 Z 軸偏移的幅度偏移。
由於遊戲旋轉向量感應器不使用磁場,因此相對旋轉會更準確,也不受磁場變化的影響。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,但耗電量會降低。只有在想在背景收集旋轉資訊時,才使用這個感應器。這個感應器與批次作業搭配使用時最為實用。
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);
計算裝置螢幕方向
計算裝置方向後,您就可以根據地球參考框 (特別是磁北極) 監控裝置的位置。以下程式碼說明如何計算裝置的螢幕方向:
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與裝置的加速計,計算方向角度。系統會使用這兩種硬體感應器,提供以下三個方向角度的資料:
- 方位角 (-z 軸的旋轉角度)。這是裝置目前指南針方向與磁北之間的角度。如果裝置的頂端邊緣朝向磁北,方位角為 0 度;如果頂部邊緣朝南,則方位角度為 180 度。同樣地,如果頂端邊緣面對東面,方位角度為 90 度,如果上緣朝西,則方位角度為 270 度。
- 音高 (X 軸旋轉角度)。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。將相反方向傾斜 (將裝置的頂部邊緣往地面移),會導致傾斜角度變成負數。值的範圍是 -90 度到 90 度。
- 旋轉 (Y 軸旋轉角度)。這是指平面與裝置螢幕垂直相反的角度。如果您將裝置貼近地面,且底部邊緣最接近您,同時讓裝置左側邊緣朝向地面傾斜,滾動角度會變成正數。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:系統已變更感應器的滾動定義,以反映地理感應器生態系統中的絕大多數實作。
請注意,這些角度的運作方式,使用的座標系統不同於航空用的座標系統 (對焦、傾斜和滾動)。在航空系統中,X 軸沿著飛機的長邊 (從尾到鼻子) 移動。
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。由於涉及繁重的處理作業,方向感應器的精確度和精確度會降低。具體來說,只有在旋轉角度為 0 時,這個感應器才能可靠。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。建議您不要使用方向感應器的原始資料,而是搭配使用 getRotationMatrix()
方法和 getOrientation()
方法來計算方向值,如以下程式碼範例所示。在這個過程中,您可以使用 remapCoordinateSystem()
方法,將方向值轉譯為應用程式的參考框架。
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. } }
您通常不需要對裝置原始方向角度執行任何資料處理或篩選作業,只需將感應器的座標系統轉譯至應用程式的參考架構即可。
使用地磁場感應器
您可以利用地磁場感應器,監測地球磁場的變化。以下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。
這個感應器可以為三個座標軸分別提供原始現場強度資料 (以 μT 為單位)。在一般情況下,你不必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,也可以搭配使用加速計和地磁場感應器與 getRotationMatrix()
方法,取得旋轉矩陣和對齊矩陣。接著,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,能以 8 字形揮動裝置,藉此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,差別在於磁場不會套用硬鐵校準。工廠校正和溫度補償仍適用於磁場。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:未校正的感應器提供更多原始結果,可能會有一些偏誤,但這些感應器的測量結果中,透過校正套用的校正跳出較少。有些應用程式可能偏好這些未校正的結果,讓結果更順暢且更可靠。舉例來說,如果應用程式嘗試自行進行感應器融合,導入校正結果實際上可能會扭曲結果。
除了磁場外,未校正的磁力儀還會提供每軸的預估硬鐵偏誤。以下程式碼說明如何取得預設未校正的磁力儀例項:
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
鄰近感應器會判斷物體與裝置之間的距離。以下程式碼說明如何取得預設鄰近感應器的執行個體:
Kotlin
private lateinit var sensorManager: SensorManager private var sensor: Sensor? = null ... sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_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)。大多數鄰近感應器會傳回絕對距離 (以公分為單位),但部分鄰近感應器只會傳回近似值和遠值。
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:部分鄰近感應器會傳回代表「附近」或「遠」的二進位值。在這種情況下,感應器通常會回報目前狀態的最大範圍值,在接近狀態下回報較低的值。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。