获取安卓设备的欧拉偏航角

Question

获取安卓设备的欧拉偏航角

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我正在尝试获取以欧拉角表示的安卓设备的偏航角。

明确一下，我不想要“方位角”（即相对于磁北极的角度），我想要安卓设备“z”轴的旋转角度，如此图片所示。

我认为这应该是一些汽车游戏中用来确定转向量的轴。

据我了解，我可以只使用加速度计值（不包括磁场），但我无法获得确定的值。（可能是由于我不理解旋转矩阵的工作原理）。

有人能指点我朝正确的方向吗？

- Andrea Baccega

这听起来像是陀螺仪 - http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_motion.html#sensors-motion-rotate 但我不清楚实际问题是什么。 - Morrison Chang

那么在图片中，90度的旋转将把手机从竖屏模式转换为横屏模式。这是您想要的旋转吗？如果是的话，那么我已经在https://dev59.com/D2gu5IYBdhLWcg3wpYnJ#15149421 中使用加速计回答了这个问题。 - Hoan Nguyen

我将发布一个答案，允许您确定 z 轴旋转与设备位置无关，明天再来看。同时，您应该阅读我的答案，了解 https://dev59.com/rY7ea4cB1Zd3GeqPFL2y#35390001 中 getOrientation 的详细答案，以便您能够理解我即将发布的答案。 - Hoan Nguyen

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Hoan Nguyen · Accepted Answer

如果您想独立于设备位置（即平面或非平面）计算设备绕z轴的旋转，则需要跟踪一些内容。如果应用程序支持纵向和横向，则情况更为复杂。我将在仅限于纵向的情况下给出答案。

这里的“平面”意味着俯仰角小于25度或大于155度，否则就不是平面。
当设备从平面到非平面或反之转换时，UI可能会出现一些不一致。

注册TYPE_GRAVITY和TYPE_MAGNETIC_FIELD（需要平面），并执行以下计算：

getRotationMatrix

a[0] a[1] a[2]
a[3] a[4] a[5]
a[6] a[7] a[8]
计算pitch = Math.asin(-R[7])
使用pitch来确定设备的平面程度（我认为可以使用小于45和大于135来确定平面程度，您只需尝试看看azymuth值是否正确即可）
如果设备不是平面，则旋转为Math.atan2(a[6], a[7])
如果设备一开始就是平面的，请获取初始方位角= Math.atan2(R[1], R[4])，然后取与后续方位角的差值即可获得旋转。
如果设备从平面到非平面转换，则不应该有问题，旋转就是上述非平面旋转。
如果设备从非平面到平面转换，则需要获取初始方位角。如果设备竖立且只有绕z轴的旋转，则此初始方向应不会改变，可以将其设置为后置摄像头方向Math.atan2（-a [2]，-a [5]）。实际情况可能会稍微改变几度，因此您需要取平均值。

除了Math.atan2(a[6], a[7])之外的所有数学内容都在Android: Algorithms for SensorManager.getRotationMatrix and SensorManager.getOrientation()中解释了。
因此，让我解释一下如何找到设备非平面旋转的原理。

如上面的链接所解释的，您需要指定固定向量和变化向量，以计算它们之间的角度。在这种情况下，变化的向量是位于设备y轴上的向量，而固定向量是重力向量在设备xy平面上的投影。在上面的旋转矩阵中，最后一行是设备坐标系中的归一化重力向量，因此投影到设备xy平面上的向量为（a[6]，a[7]）。现在使用简单的三角函数可以得出Math.atan2(a[6], a[7])是设备y轴和重力投影之间的角度。（如果您看不到，请画个图）。