当手机倾斜时，Android的方位角度会受到干扰

Question

当手机倾斜时，Android的方位角度会受到干扰

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我在使用AR视图作为指南针时遇到了一个非常烦人的问题。当我将手机竖直地握在手中（屏幕朝向我的脸），我调用 remapCoordinateSystem 函数，以便在这种情况下 pitch 的值为 0 。此时方位角（指南针功能）是完美的，但是一旦我倾斜手机，方位角就会出现问题。如果我向前弯曲，方位角会增加；如果我向后弯曲，方位角会减少。

我使用两个传感器来获取读数，Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD 和 Sensor.TYPE_GRAVITY。

我使用一个低通滤波器来过滤数据，它相当基础，实现方式是通过一个alpha常量，可以直接应用于传感器读取的值。

以下是我的代码：

float[] rotationMatrix = new float[9];
SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, gravitymeterValues,
    magnetometerValues);

float[] remappedRotationMatrix = new float[9];

SensorManager.remapCoordinateSystem(rotationMatrix, SensorManager.AXIS_X,
    SensorManager.AXIS_Z, remappedRotationMatrix);

float results[] = new float[3];
SensorManager.getOrientation(remappedRotationMatrix, results);

float azimuth = (float) (results[0] * 180 / Math.PI);
if (azimuth < 0) {
    azimuth += 360;
}

float pitch = (float) (results[1] * 180 / Math.PI);
float roll = (float) (results[2] * 180 / Math.PI);

正如您所见，这里并没有什么魔法。当重力计值和磁力计值准备好使用时，我调用这段代码。

我的问题是，当我倾斜手机时，如何防止方位角疯狂变化？

我在 Google Play 商店上检查了一个免费应用程序“Compass”，它没有解决这个问题，但我希望有一个解决方案。

我有两个解决方案：

1. 使 AR 视图只在非常受限制的俯仰角度下工作，现在我有类似于 `pitch >= -5 && pitch <= 30` 的东西。如果不满足此条件，则向用户显示一个屏幕，要求他/她将手机旋转到纵向。

2. 以某种方式使用俯仰角来抑制方位角，尽管这似乎是一种相当特定于设备的解决方案，但我当然愿意听取建议。

我还可以补充说，我已经搜索了几个小时，寻找一个像 2）这样的解决方案，但都没有找到更好的解决方案。

提前感谢！

- Johan S

你需要低通滤波什么？当使用TYPE_GRAVITY时，无需进行滤波。 - Hoan Nguyen

@HoanNguyen 我需要对 Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD 进行低通滤波吗？现在我同时对 Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD 和 Sensor.TYPE_GRAVITY 进行低通滤波。 - Johan S

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不，低通滤波器的使用是为了消除x和y方向上的加速度。getRotationMatrix需要第三个参数大致上是仅在z方向上的加速度。如果您使用TYPE_GRAVITY，则无需低通滤波器，但许多设备没有TYPE_GRAVITY，因此您需要对没有TYPE_GRAVITY的设备使用TYPE_ACCELEROMETER和低通滤波器。 - Hoan Nguyen

好的，那个结果是设备无关的吗？因为在我的Nexus 4上我有一些严重的问题。可能倾斜10-20度就会给我+-30的方位角。如果您愿意，请发布代码，好吗？ - Johan S

让我们在聊天中继续这个讨论：http://chat.stackoverflow.com/rooms/34561/discussion-between-johan-s-and-hoan-nguyen - Johan S

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Hoan Nguyen · Accepted Answer

完整的代码请参见https://github.com/hoananguyen/dsensor
保留历史记录并平均处理，我不知道俯仰角和滚转角的正确解释，因此以下代码仅适用于方位角。

类成员

private List<float[]> mRotHist = new ArrayList<float[]>();
private int mRotHistIndex;
// Change the value so that the azimuth is stable and fit your requirement
private int mHistoryMaxLength = 40;
float[] mGravity;
float[] mMagnetic;
float[] mRotationMatrix = new float[9];
// the direction of the back camera, only valid if the device is tilted up by
// at least 25 degrees.
private float mFacing = Float.NAN;

public static final float TWENTY_FIVE_DEGREE_IN_RADIAN = 0.436332313f;
public static final float ONE_FIFTY_FIVE_DEGREE_IN_RADIAN = 2.7052603f;

onSensorChanged

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event)
{
     if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_GRAVITY)
     {
         mGravity = event.values.clone();
     }
     else
     {
        mMagnetic = event.values.clone();
     }

     if (mGravity != null && mMagnetic != null)
     {
          if (SensorManager.getRotationMatrix(mRotationMatrix, null, mGravity, mMagnetic))
          {
              // inclination is the degree of tilt by the device independent of orientation (portrait or landscape)
              // if less than 25 or more than 155 degrees the device is considered lying flat
              float inclination = (float) Math.acos(mRotationMatrix[8]);
              if (inclination < TWENTY_FIVE_DEGREE_IN_RADIAN 
                      || inclination > ONE_FIFTY_FIVE_DEGREE_IN_RADIAN)
              {
                  // mFacing is undefined, so we need to clear the history
                  clearRotHist();
                  mFacing = Float.NaN;
              }
              else
              {
                  setRotHist();
                  // mFacing = azimuth is in radian
                  mFacing = findFacing(); 
              }
          }
     }
}

private void clearRotHist()
{
    if (DEBUG) {Log.d(TAG, "clearRotHist()");}
    mRotHist.clear();
    mRotHistIndex = 0;
}

private void setRotHist()
{
    if (DEBUG) {Log.d(TAG, "setRotHist()");}
    float[] hist = mRotationMatrix.clone();
    if (mRotHist.size() == mHistoryMaxLength)
    {
        mRotHist.remove(mRotHistIndex);
    }   
    mRotHist.add(mRotHistIndex++, hist);
    mRotHistIndex %= mHistoryMaxLength;
}

private float findFacing()
{
    if (DEBUG) {Log.d(TAG, "findFacing()");}
    float[] averageRotHist = average(mRotHist);
    return (float) Math.atan2(-averageRotHist[2], -averageRotHist[5]);
}

public float[] average(List<float[]> values)
{
    float[] result = new float[9];
    for (float[] value : values)
    {
        for (int i = 0; i < 9; i++)
        {
            result[i] += value[i];
        }
    }

    for (int i = 0; i < 9; i++)
    {
        result[i] = result[i] / values.size();
    }

    return result;
}