手机传感器简述

实习任务要求弄一个陀螺仪的算法,所以就翻看了一下android相关传感器,此文作为一个笔记。


加速度传感器

加速度传感器又叫G-sensor,返回x、y、z三轴的加速度数值。
该数值包含地心引力的影响,单位是m/s^2

将手机平放在桌面上,x轴默认为0,y轴默认0,z轴默认9.81。
将手机朝下放在桌面上,z轴为-9.81。
将手机向左倾斜,x轴为正值。
将手机向右倾斜,x轴为负值。
将手机向上倾斜,y轴为负值。
将手机向下倾斜,y轴为正值。

这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围,采用I2C或SPI接口和MCU相连,数据精度小于16bit


磁力传感器

磁力传感器简称为M-sensor,返回x、y、z三轴的环境磁场数据。
该数值的单位是微特斯拉micro-Tesla,用uT表示。
单位也可以是高斯Gauss,1Tesla=10000Gauss
硬件上一般没有独立的磁力传感器,磁力数据由电子罗盘传感器提供E-compass
电子罗盘传感器同时提供下文的方向传感器数据。


陀螺仪传感器

陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor,返回x、y、z三轴的角加速度数据。
角加速度的单位是radians/second

逆时针方向为正


方向传感器

方向传感器简称为O-sensor,返回三轴的角度数据,方向数据的单位是角度
为了得到精确的角度数据,E-compass需要获取G-sensor的数据,
经过计算生产O-sensor数据,否则只能获取水平方向的角度。
方向传感器提供三个数据,分别为azimuthpitchroll

  • azimuth
    方位,返回水平时磁北极和Y轴的夹角,范围为0°至360°。
    0°=北,90°=东,180°=南,270°=西。
  • pitch
    x轴和水平面的夹角,范围为-180°至180°。
    当z轴向y轴转动时,角度为正值。
  • roll
    y轴和水平面的夹角,由于历史原因,范围为-90°至90°。
    当x轴向z轴移动时,角度为正值。

    电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准,通常可用8字校准法。8字校准法要求用户使用需要校准
    的设备在空中做8字晃动,原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。

重力传感器

重力传感器简称GV-sensor,输出重力数据。
在地球上,重力数值为9.8,单位是m/s^2
坐标系统与加速度传感器相同。
当设备复位时,重力传感器的输出与加速度传感器相同。


线性加速度传感器

线性加速度传感器简称LA-sensor
线性加速度传感器加速度传感器减去重力影响获取的数据。
单位是m/s^2,坐标系统与加速度传感器相同。
加速度传感器重力传感器线性加速度传感器的计算公式如下:
加速度 = 重力 + 线性加速度


旋转矢量传感器

旋转矢量传感器简称RV-sensor
旋转矢量代表设备的方向,是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。
RV-sensor输出三个数据:
x*sin(theta/2)
y*sin(theta/2)
z*sin(theta/2)
sin(theta/2)是RV的数量级。
RV的方向与轴旋转的方向相同。
RV的三个数值,与cos(theta/2)组成一个四元组。
RV的数据没有单位,使用的坐标系与加速度相同。
举例:

1
2
3
4
sensors_event_t.data[0] = x*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[1] = y*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)


GVLARV的数值没有物理传感器可以直接给出,需要G-sensor(重力传感器)、O-sensor(方向传感器)和Gyro-sensor(陀螺仪传感器)经过算法计算后得出。

文章目录
  1. 1. 加速度传感器
  2. 2. 磁力传感器
  3. 3. 陀螺仪传感器
  4. 4. 方向传感器
  5. 5. 重力传感器
  6. 6. 线性加速度传感器
  7. 7. 旋转矢量传感器
    1. 7.1. GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出,需要G-sensor(重力传感器)、O-sensor(方向传感器)和Gyro-sensor(陀螺仪传感器)经过算法计算后得出。