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AndroidOrientation Sensor（方向传感器）,新的替代方法详解（安卓官方提供）
本文将带大家去解读下安卓官方关于方向传感器数据，提供的新方法。熟悉手机传感器开发的朋友对这段代码一定不会陌生吧。
sm.registerListener(this,
sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION),
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
sm.registerListener(this,
sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY),
在高版本的安卓中，Sensor.TYPE_ORIENTATION被画上了横线，那么我们鼠标放上去看下IDE提示是这样写的：The fieldSensor.TYPE_ORIENTATION is deprecated,意思是说这个方法已经被弃用了。当然随着版本的更新，老方法被弃用，自然会有更精确，更高效的方法来代替。那么新方法就是本文要重要介绍的。为了更好解释，首先从传感器基础开始讲起。
一、传感器基础知识
官方文档说的很清楚，Android平台支持三大类的传感器，它们分别是：
a.Motion sensors
b.Environmental sensors
c.Position sensors
从另一个角度划分，安卓的传感器又可以分为基于硬件的和基于软件的。基于硬件的传感器往往是通过物理组件去实现的，他们通常是通过去测量特殊环境的属性获取数据，比如：重力加速度、地磁场强度或方位角度的变化。而基于软件的传感器并不依赖物理设备，尽管它们是模仿基于硬件的传感器的。基于软件的传感器通常是通过一个或更多的硬件传感器获取数据，并且有时会调用虚拟传感器或人工传感器等等，线性加速度传感器和重力传感器就是基于软件传感器的例子。下面通过官方的一张图看看安卓平台支持的所有传感器类型：
使用传感器的话那么首先需要了解的必然是传感器API了，在Android中传感器类是通过Sensor类来表示的，它属于android.hardware包下的类，顾名思义，和硬件相关的类。传感器的API不复杂，包含3个类和一个接口，分别是：
SensorManager
Sensor
SensorEvent
SensorEventListener
根据官方文档的概述分别简单解释一下这4个API的用处：
SensorManager：可以通过这个类去创建一个传感器服务的实例，这个类提供的各种方法可以访问传感器列表、注册或解除注册传感器事件监听、获取方位信息等。
Sensor：用于创建一个特定的传感器实例，这个类提供的方法可以让你决定一个传感器的功能。
SensorEvent：系统会通过这个类创建一个传感器事件对象，提供了一个传感器的事件信息，包含一下内容，原生的传感器数据、触发传感器的事件类型、精确的数据以及事件发生的时间。
SensorEventListener：可以通过这个接口创建两个回调用法来接收传感器的事件通知，比如当传感器的值发生变化时。
介绍了基础的分类之后，我们再看看传感器的可用性表格，不同的传感器在不同的Android版本之间是有差异的，比如有的在低版本可以用，但在高版本就被弃用，详细的数据依然看看官方的这张表格：
右上角标有1的是在Android1.5版本添加的，并且在Android2.3之后就无法使用。
右上角标有2的是已经过时的。
很明显，我们需要用到的方向传感器TYPE_ORIENTATION就已经过时了，后面再说用什么来替代它。
接着讲一下如何使用常用的传感器：
1. 实例化SensorManager
SensorManager mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
2. 获取设备支持的全部Sensor的List
List<Sensor> deviceSensors = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
3. 下面就通过这两个方法看一下手机支持哪些传感器，并以列表数据展示出来，代码很简单：
package com.example.sensordemo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.ListView;
public class MainActivity extends Activity {
private SensorManager mSensorManager;
private ListView sensorListView;
private List<Sensor> sensorList;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
sensorListView = (ListView) findViewById(R.id.lv_all_sensors);
// 实例化传感器管理者
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
// 得到设置支持的所有传感器的List
sensorList = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
List<String> sensorNameList = new ArrayList<String>();
for (Sensor sensor : sensorList) {
sensorNameList.add(sensor.getName());
}
ArrayAdapter<String> adapter = new ArrayAdapter<String>(this,
android.R.layout.simple_list_item_1, sensorNameList);
sensorListView.setAdapter(adapter);
}
}最后看一下真机的效果图：
了解了传感器的基础知识，下面就具体到我们要重点讲解的Orientation Sensor传感器。
三、OrientationSensor官方给的替代方法
安卓平台提供了2个传感器用于让我们判断设备的位置，分别是地磁场传感器（thegeomagnetic field sensor）和方向传感器（theorientation sensor）。关于OrientationSensor在官方文档中的概述里有这样一句话：
Theorientation sensor is software-based and derives its data from theaccelerometer and the geomagnetic field sensor.（方向传感器是基于软件的，并且它的数据是通过加速度传感器和磁场传感器共同获得的）
至于具体算法Android平台已经封装好了我们不必去关心实现，下面在了解方向传感器之前我们还需要了解一个重要的概念：传感器坐标系统（Sensor Coordinate System）。
在Android平台中，传感器框架通常是使用一个标准的三维坐标系去表示一个值的。以方向传感器为例，确定一个方向当然也需要一个三维坐标，毕竟我们的设备不可能永远水平端着吧，准确的说android给我们返回的方向值就是一个长度为3的float数组，包含三个方向的值。下面看一下官方提供的传感器API使用的坐标系统示意图：
仔细看一下这张图，不难发现，z是指向地心的方位角，x轴是仰俯角（由静止状态开始前后反转），y轴是翻转角（由静止状态开始左右反转）。下面切入正题，看看如何通过方向传感器API去获取方向。结合上面的图再看看官方提供的方向传感器事件的返回值：
这样就和上面提到的相吻合了，确实是通过一个长度为3的float数组去表示一个位置信息的，并且数组的第一个元素表示方位角（z轴），数组的第二个元素表示仰俯角（x轴），而数组的第三个元素表示翻转角（y轴），最后看看代码怎么写。
依旧参考官方文档Usingthe Orientation Sensor部分内容，首先是实例化一个方向传感器：
mOrientation = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
虽然这样做没错，但是如果你在IDE中写了这样一行代码的话（API低版本可能不会提示），如文中开头说的，发现它已经过期了，但是没关系，我们先用这个看看，后面再介绍代替它的方法。
下面是创建一个自定义传感器事件监听接口：
class MySensorEventListener implements SensorEventListener {
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
// TODO Auto-generated method stub
float a = event.values[0];
azimuthAngle.setText(a + "");
float b = event.values[1];
pitchAngle.setText(b + "");
float c = event.values[2];
rollAngle.setText(c + "");
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}最后通过SensorManager为Sensor注册监听即可：
mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(), mOrientation, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
当设备位置发生变化时触发监听，界面上的值改变，由于模拟器无法演示传感器效果，就用真机截图看一下，这几个值无时无刻都在变化：
由于我在截图的时候手机是水平端平的，所以后两个值都接近于0，而第一个方位角就代表当前的方向了，好了，现在功能基本算实现了，那么现在就解决一下Sensor类的常量过期的问题。不难发现，在IDE中这行代码是这样的：
mOrientation= mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
既然过期了必定有新的东西去替代它，我们打开源代码可以看到这样的注释：
显而易见，官方推荐我们用SensorManager.getOrientation()这个方法去替代原来的TYPE_ORITNTATION。那我们继续在源码中看看这个方法：
public static float[] getOrientation(float[] R, float values[]) {
/*
* 4x4 (length=16) case:
* / R[ 0] R[ 1] R[ 2] 0 * | R[ 4] R[ 5] R[ 6] 0 |
* | R[ 8] R[ 9] R[10] 0 |
* \ 0 0 0 1 /
*
* 3x3 (length=9) case:
* / R[ 0] R[ 1] R[ 2] * | R[ 3] R[ 4] R[ 5] |
* \ R[ 6] R[ 7] R[ 8] /
*
*/
if (R.length == 9) {
values[0] = (float)Math.atan2(R[1], R[4]);
values[1] = (float)Math.asin(-R[7]);
values[2] = (float)Math.atan2(-R[6], R[8]);
} else {
values[0] = (float)Math.atan2(R[1], R[5]);
values[1] = (float)Math.asin(-R[9]);
values[2] = (float)Math.atan2(-R[8], R[10]);
}
return values;
}再看一下这个方法的注释中的一句话：
第一行讲了这个方法的作用，计算设备的方向基于旋转矩阵，这个旋转矩阵我们当成一种计算方向的算法就OK了，不必深究，下面再看我标出来的这句话，很明显说明了我们通常不需要这个方法的返回值，这个方法会根据参数R[ ]的数据填充values[ ]而后者就是我们想要的。既然不需要返回值，那么就是参数的问题了，这两个参数：float[ ] R 和 float[ ] values该怎么获取呢？继续看注释，首先是第一个参数R：
既然这个方法是基于旋转矩阵去计算方向，那么第一个参数R自然就表示一个旋转矩阵了，实际上它是用来保存磁场和加速度的数据的，根据注释我们可以发现让我们通过getRotationMatrix这个方法来填充这个参数R[ ]，那我们就再去看看这个方法源码，依旧是SensorManager的一个静态方法：
public static boolean getRotationMatrix(float[] R, float[] I,
float[] gravity, float[] geomagnetic) {
// TODO: move this to native code for efficiency
float Ax = gravity[0];
float Ay = gravity[1];
float Az = gravity[2];
final float Ex = geomagnetic[0];
final float Ey = geomagnetic[1];
final float Ez = geomagnetic[2];
float Hx = Ey*Az - Ez*Ay;
float Hy = Ez*Ax - Ex*Az;
float Hz = Ex*Ay - Ey*Ax;
final float normH = (float)Math.sqrt(Hx*Hx + Hy*Hy + Hz*Hz);
if (normH < 0.1f) {
// device is close to free fall (or in space?), or close to
// magnetic north pole. Typical values are > 100.
return false;
}
final float invH = 1.0f / normH;
Hx *= invH;
Hy *= invH;
Hz *= invH;
final float invA = 1.0f / (float)Math.sqrt(Ax*Ax + Ay*Ay + Az*Az);
Ax *= invA;
Ay *= invA;
Az *= invA;
final float Mx = Ay*Hz - Az*Hy;
final float My = Az*Hx - Ax*Hz;
final float Mz = Ax*Hy - Ay*Hx;
if (R != null) {
if (R.length == 9) {
R[0] = Hx; R[1] = Hy; R[2] = Hz;
R[3] = Mx; R[4] = My; R[5] = Mz;
R[6] = Ax; R[7] = Ay; R[8] = Az;
} else if (R.length == 16) {
R[0] = Hx; R[1] = Hy; R[2] = Hz; R[3] = 0;
R[4] = Mx; R[5] = My; R[6] = Mz; R[7] = 0;
R[8] = Ax; R[9] = Ay; R[10] = Az; R[11] = 0;
R[12] = 0; R[13] = 0; R[14] = 0; R[15] = 1;
}
}
if (I != null) {
// compute the inclination matrix by projecting the geomagnetic
// vector onto the Z (gravity) and X (horizontal component
// of geomagnetic vector) axes.
final float invE = 1.0f / (float)Math.sqrt(Ex*Ex + Ey*Ey + Ez*Ez);
final float c = (Ex*Mx + Ey*My + Ez*Mz) * invE;
final float s = (Ex*Ax + Ey*Ay + Ez*Az) * invE;
if (I.length == 9) {
I[0] = 1; I[1] = 0; I[2] = 0;
I[3] = 0; I[4] = c; I[5] = s;
I[6] = 0; I[7] =-s; I[8] = c;
} else if (I.length == 16) {
I[0] = 1; I[1] = 0; I[2] = 0;
I[4] = 0; I[5] = c; I[6] = s;
I[8] = 0; I[9] =-s; I[10]= c;
I[3] = I[7] = I[11] = I[12] = I[13] = I[14] = 0;
I[15] = 1;
}
}
return true;
}依旧是4个参数，请观察30~41行之间的代码，不难发现这个旋转矩阵无非就是一个3*3或4*4的数组，再观察一下if语句块中的代码，不难发现给数组元素依次赋值，而这些值是从哪里来的呢？我们29行倒着看，直到第4行，不难发现其实最后的数据源是通过这个方法的后两个参数提供的，即：float[] gravity, float[]geomagnetic，老规矩，看看这两个参数的注释：
到这里应该就清晰了吧，分别是从加速度传感器和地磁场传感器获取的值，那么很明显，应当在监听中的回调方法onSensorChanged中去获取数据，同时也验证了上面的判断方向需要两个传感器的说法，分别是：加速度传感器（Sensor.TYPE_ACCELEROMETER）和地磁场传感器（TYPE_MAGNETIC_FIELD）。
说完了getRotationMatrix方法的后两个参数，那么前两个参数R和I又该如何定义呢？其实很简单，第一个参数R就是getOrientation()方法中需要填充的那个数组，大小是9。而第二个参数I是用于将磁场数据转换进实际的重力坐标系中的，一般默认设置为NULL即可。到这里关于方向传感器基本就已经介绍完毕，最后看一个完整的例子：
package com.example.sensordemo;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends Activity {
private SensorManager mSensorManager;
private Sensor accelerometer; // 加速度传感器
private Sensor magnetic; // 地磁场传感器
private TextView azimuthAngle;
private float[] accelerometerValues = new float[3];
private float[] magneticFieldValues = new float[3];
private static final String TAG = "---MainActivity";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// 实例化传感器管理者
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
// 初始化加速度传感器
accelerometer = mSensorManager
.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
// 初始化地磁场传感器
magnetic = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
azimuthAngle = (TextView) findViewById(R.id.azimuth_angle_value);
calculateOrientation();
}
@Override
protected void onResume() {
// TODO Auto-generated method stub
// 注册监听
mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(),
accelerometer, Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
mSensorManager.registerListener(new MySensorEventListener(), magnetic,
Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
super.onResume();
}
@Override
protected void onPause() {
// TODO Auto-generated method stub
// 解除注册
mSensorManager.unregisterListener(new MySensorEventListener());
super.onPause();
}
// 计算方向
private void calculateOrientation() {
float[] values = new float[3];
float[] R = new float[9];
SensorManager.getRotationMatrix(R, null, accelerometerValues,
magneticFieldValues);
SensorManager.getOrientation(R, values);
values[0] = (float) Math.toDegrees(values[0]);
Log.i(TAG, values[0] + "");
if (values[0] >= -5 && values[0] < 5) {
azimuthAngle.setText("正北");
} else if (values[0] >= 5 && values[0] < 85) {
// Log.i(TAG, "东北");
azimuthAngle.setText("东北");
} else if (values[0] >= 85 && values[0] <= 95) {
// Log.i(TAG, "正东");
azimuthAngle.setText("正东");
} else if (values[0] >= 95 && values[0] < 175) {
// Log.i(TAG, "东南");
azimuthAngle.setText("东南");
} else if ((values[0] >= 175 && values[0] <= 180)
|| (values[0]) >= -180 && values[0] < -175) {
// Log.i(TAG, "正南");
azimuthAngle.setText("正南");
} else if (values[0] >= -175 && values[0] < -95) {
// Log.i(TAG, "西南");
azimuthAngle.setText("西南");
} else if (values[0] >= -95 && values[0] < -85) {
// Log.i(TAG, "正西");
azimuthAngle.setText("正西");
} else if (values[0] >= -85 && values[0] < -5) {
// Log.i(TAG, "西北");
azimuthAngle.setText("西北");
}
}
class MySensorEventListener implements SensorEventListener {
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
// TODO Auto-generated method stub
if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
accelerometerValues = event.values;
}
if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
magneticFieldValues = event.values;
}
calculateOrientation();
}
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
}四、总结
本文详细介绍了官方提供的方向传感器新方法，对于具体的精度和效率的提升，本人没有进一步去比较，希望尝试过的朋友能和大家一起讨论下。后续工作会把两种方法对比结果补充进来~~~
参考：http://www.bkjia.com/Androidjc/924827.html
AndroidOrientation Sensor（方向传感器）,新的替代方法详解（安卓官方提供）