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できる 2 つのセンサー（地磁気センサーと加速度計）が用意されています。Android プラットフォームには、デバイスの表面が物体にどれだけ近づいているかを判断できるセンサー（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。ほとんどのモバイル デバイスやタブレットのメーカーは、地磁気センサーを搭載しています。同様に、ハンドセット メーカーは通常、ハンドセットがユーザーの顔に近づけられたとき（通話中など）を判断するために近接センサーを搭載しています。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: Android 2.2（API レベル 8）で方位センサーは非推奨になり、Android 4.4W（API レベル 20）で方位センサータイプは非推奨になりました。

位置センサーは、世界座標系におけるデバイスの物理的な位置を特定するのに役立ちます。たとえば、地磁気センサーと加速度計を組み合わせて、磁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、アプリの基準座標系におけるデバイスの向きを特定することもできます。位置センサーは通常、デバイスの動きやモーション（振る、傾ける、押すなど）のモニタリングには使用されません（詳細については、モーション センサーを参照）。

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 回のセンサー イベントで 3 つの座標軸それぞれの地磁気強度値を提供します。同様に、加速度センサーはセンサー イベント中にデバイスに適用された加速度を測定します。センサーで使用される座標系について詳しくは、 センサーの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 1 つの値を提供します。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の成分（x * sin(θ/2)）。 単位なし
SensorEvent.values[1] Y 軸に沿った回転ベクトルのコンポーネント（y * sin(θ/2)）。
SensorEvent.values[2] Z 軸に沿った回転ベクトルの成分（z * sin(θ/2)）。
TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR SensorEvent.values[0] X 軸に沿った回転ベクトルの成分（x * sin(θ/2)）。 単位なし
SensorEvent.values[1] Y 軸に沿った回転ベクトルのコンポーネント（y * sin(θ/2)）。
SensorEvent.values[2] Z 軸に沿った回転ベクトルの成分（z * sin(θ/2)）。
TYPE_MAGNETIC_FIELD SensorEvent.values[0] x 軸方向の地磁気強度。 μT
SensorEvent.values[1] y 軸方向の地磁気強度。
SensorEvent.values[2] z 軸に沿った地磁気の強さ。
TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED SensorEvent.values[0] x 軸方向の地磁気強度（鋼鉄補正なし）。 μT
SensorEvent.values[1] y 軸方向の地磁気強度（鋼鉄補正なし）。
SensorEvent.values[2] z 軸方向の地磁気強度（鋼鉄補正なし）。
SensorEvent.values[3] X 軸方向の鉄バイアスの推定値。
SensorEvent.values[4] Y 軸方向の鋼鉄バイアスの推定。
SensorEvent.values[5] Z 軸方向の鋼鉄バイアスの推定。
TYPE_ORIENTATION1 SensorEvent.values[0] 方位角（z 軸を中心とした角度）。 度
SensorEvent.values[1] ピッチ（X 軸を中心とした角度）。
SensorEvent.values[2] ロール（Y 軸を中心とした角度）。
TYPE_PROXIMITY SensorEvent.values[0] オブジェクトからの距離。2 cm

1このセンサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨となり、このセンサータイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨となりました。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代替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で説明します。

2 一部の近接センサーは、近いか遠いか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、地磁気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。したがって、Y 軸は北を指すのではなく、その他の基準を指します。その基準に対しては、Z 軸を中心としたジャイロスコープのブレと同規模のブレが生じることが許容されます。

ゲームの回転ベクトル センサーは磁場を使用しないため、相対回転の精度が高く、磁場の変化の影響を受けません。北の方向を気にせず、磁場に依存する通常の回転ベクトルではニーズを満たせない場合は、ゲームでこのセンサーを使用します。

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 センサーに類似していますが、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通常の回転ベクトル センサーよりも低いですが、消費電力は削減されます。このセンサーは、バッテリーを過剰に消費せずに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ます。このセンサーは、バッチ処理と組み合わせて使用すると最も効果的です。

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、地球の基準系（具体的には磁北極）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);

システムは、デバイスの地磁気センサーと加速度計を組み合わせて、向きの角度を計算します。この 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角度）。これは、デバイスの現在のコンパスの方向と磁北の間の角度です。デバイスの上端が磁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、方位角は 90 度になり、上端が西を向いている場合、方位角は 270 度になります。
  • ピッチ（x 軸を中心とした回転角度）。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の間の角度です。デバイスを地面と平行に持ち、下端を自分に近づけ、デバイスの上端を地面に向かって傾けると、ピッチ角は正の値になります。反対方向に傾けると（デバイスの上端が地面から離れると）、ピッチ角が負になります。値の範囲は -90 度～ 90 度です。
  • ロール（y 軸を中心とした回転角度）。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の間の角度です。デバイスを地面と平行に持ち、下端を自分に近づけ、デバイスの左端を地面に向かって傾けると、ロール角は正になります。反対方向に傾けると（デバイスの右端を地面に向けると）、ロール角は負の値になります。値の範囲は -180 度～ 180 度です。

注: センサーのロール定義が、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（ヨー、ピッチ、ロール）とは異なる座標系に基づいています。航空システムでは、x 軸は飛行機の長辺に沿って、テールから機体の先頭まで伸びています。

方位センサーは、加速度センサーと地磁気センサーから取得した未加工のセンサーデータを処理してデータを取得します。処理負荷が大きいため、方位センサーの精度と正確性が低下します。具体的には、このセンサーはロール角が 0 の場合にのみ信頼できます。その結果、Android 2.2（API レベル 8）で方位センサーは非推奨となり、Android 4.4W（API レベル 20）で方位センサーのタイプは非推奨となりました。向きセンサーからの生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() メソッドを getOrientation() メソッドと組み合わせて使用し、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基準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、デバイスの生の向きの角度の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モニタリングできます。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: アプリのターゲットが Android 12（API レベル 31）以降の場合、このセンサーはレート制限されます。

このセンサーは、3 つの座標軸それぞれについて、生の磁場強度データ（μT 単位）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生の回転運動を判断するか、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て、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() メソッドで使用して、方位角と地磁気傾斜角の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 の字を描くように振ることで、センサーの精度を高めることができます。

未校正の磁力計を使用する

未調整の磁力計は、磁場に鋼鉄補正が適用されない点を除き、地磁気センサーに類似しています。磁場には、工場での調整と温度補正が引き続き適用されます。未調整の磁力計は、不適格な鋼鉄推定を処理するのに役立ちます。一般に、geomagneticsensor_event.values[0] は uncalibrated_magnetometer_event.values[0] - uncalibrated_magnetometer_event.values[3] に近い値になります。つまり、

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

注: 未調整のセンサーはより多くの未加工の結果を提示し、バイアスが含まれることもありますが、測定値には調整によって適用される修正からのジャンプが少なくなります。一部のアプリは、これらの未調整の結果を、よりスムーズで信頼性の高いものとして優先的に扱う場合があります。たとえば、アプリケーションが独自のセンサー フュージョンを実行しようとしている場合は、調整によって実際に結果に偏りが生じる可能性があります。

未調整の磁力計は、磁場に加えて、各軸の鋼鉄バイアスの推定値も提供します。次のコードは、デフォルトの未調整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、物体がデバイスからどれだけ離れているかを判断できます。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);

通常、近接センサーは、モバイル デバイスの画面から人の頭がどのくらい離れているかを判断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受けたりしているときなど）。ほとんどの近接センサーは絶対距離（cm 単位）を返しますが、一部のセンサーは「近い」と「遠い」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配置されています。そのため、画面がオンのときにこの機能を有効にすると、画面に点滅する点が表示されることがあります。

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、「近い」または「遠い」を表すバイナリ値を返します。この場合、センサーは通常、最大範囲の値を「遠く」の状態として、それより小さい値を「近く」の状態として報告します。通常、遠値は 5 cm を超える値ですが、センサーによって異なる場合があります。センサーの最大範囲は、getMaximumRange() メソッドを使用して特定できます。

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