将Android加速度计集成到测量速度和位置的应用程序中

Question

我想利用Android设备上的加速度计(Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION)来计算位移。这是我的OnSensorChanged()方法：

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    accelX = event.values[0];
    accelY = event.values[1];
    accelZ = event.values[2];

    long currentTime = System.currentTimeMillis() / 1000;

    if(prevTime == 0) prevTime = currentTime;

    long interval = currentTime - prevTime;
    prevTime = currentTime;     

    velX += accelX * interval;
    velY += accelY * interval;
    velZ += accelZ * interval;

    distX += prevVelX + velX * interval;
    distY += prevVelY + velY * interval;
    distZ += prevVelZ + velZ * interval;

    prevAccelX = accelX;        
    prevAccelY = accelY;        
    prevAccelZ = accelZ;

    prevVelX = velX;
    prevVelY = velY;
    prevVelZ = velZ;
}

然而，速度在任何形式的移动后并不会归零。除非减速非常突然，否则其影响很小。这导致了一些非常不准确的距离值。

加速度计也非常嘈杂，因此我添加了以下内容：

accelX = (accelX * accelKFactor) + prevAccelX * (1 - accelKFactor);
accelY = (accelY * accelKFactor) + prevAccelY * (1 - accelKFactor);
accelY = (accelX * accelKFactor) + prevAccelY * (1 - accelKFactor);

accelKFactor = .01时，我是否漏掉了一些明显的东西？

我的最终目标只是要能够判断设备是否移动了超过约10英尺，但现在，我的数据几乎是无用的。

编辑：

我找到了问题的一部分。 currentTime 是一个长整型，但我将系统时间（以毫秒为单位）除以1000以获得秒数。因此速度实际上只能每1秒更新一次。将 currentTime 更改为双精度浮点数有所帮助，但并不能完全解决问题。

- JohannB

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不幸的是，仅通过加速度的双重积分来跟踪位置并不实际。即使是非常昂贵的商用惯性导航系统每秒也会漂移约一英尺。您手机中的普通传感器会更糟糕。您的问题可能与此重复：https://dev59.com/QWsz5IYBdhLWcg3wiYY0。 - rhashimoto

感谢@rhashimoto的评论。我明白你的意思，但是我的目标仅仅是能够判断设备是否移动了超过10英尺。因此，我并不需要非常精确的数据。我只是希望从加速度数据中得出一些意义。 - JohannB

我不觉得你能够判断设备并没有移动10英尺，也就是说，它会一直认为自己在迅速离开。但或许你会想出一些聪明的方法。突破都是由那些无视所谓“不可能”的人创造的 :-). - rhashimoto

Answer 1

SensorEvent有一个时间戳字段，单位为纳秒。请使用它来代替System.currentTimeMillis()。以下是文档中的示例：

private static final float NS2S = 1.0f / 1000000000.0f;
 private float timestamp;

 public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
      // This timestep's delta rotation to be multiplied by the current rotation
      // after computing it from the gyro sample data.
      if (timestamp != 0) {
          final float dT = (event.timestamp - timestamp) * NS2S;

通过这种方式跟踪位移非常敏感于初始条件，因此这应该会有所帮助。

另外，如果您无法获取信号，请考虑使用Location.getSpeed()。只有在没有信号时才考虑使用加速度计作为备用选项。

- bleezy

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啊，纳秒级的分辨率更加有用。数据仍然远非完美，但我接受了这个答案，因为我不确定我能得到多少更好的结果。不过我会继续尝试一段时间的。 - JohannB

此外，我同意Location.getSpeed()是个好主意，但正如我在问题中提到的，我需要至少10英尺的分辨率。我不确定GPS总是能够给我这个。 - JohannB

Answer 2

请检查下面的代码。

public class MainActivity extends Activity implements SensorEventListener {
    private SensorManager sensorManager;
    float appliedAcceleration = 0;
    float currentAcceleration = 0;
    float velocity = 0;
    Date lastUpdatedate;
    double calibration = Double.NaN;

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
        getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,
                WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);

        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main2);
        lastUpdatedate = new Date(System.currentTimeMillis());
        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        double x = event.values[0];
        double y = event.values[1];
        double z = event.values[2];
        double a = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2) + Math.pow(z, 2));
        if (calibration == Double.NaN)
            calibration = a;
        else {
            Date timeNow = new Date(System.currentTimeMillis());
            long timeDelta = timeNow.getTime()-lastUpdatedate.getTime();
            lastUpdatedate.setTime(timeNow.getTime());
            float deltaVelocity = appliedAcceleration * (timeDelta/1000);
            appliedAcceleration = currentAcceleration;
            velocity += deltaVelocity;
            final double mph = (Math.round(100*velocity / 1.6 * 3.6))/100;
            Log.i("SensorTestActivity","SPEEDDDDD=== "+mph+"     "+velocity);
            currentAcceleration = (float)a;
        }
    }

    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {

    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        sensorManager.registerListener(this,
                sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
}

- gpuser