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。

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(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_ORIENTATION1 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。

另請參閱

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動作感應器
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環境感應器