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安卓指南针方向不可靠（低通滤波器）

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我正在创建一个应用程序，需要根据设备的方向来定位 ImageView。我使用磁场和加速度传感器的值来计算设备的方向。

SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelerometerValues, magneticFieldValues)
SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, values);
double degrees = Math.toDegrees(values[0]);

我的问题是，ImageView的位置对于方向的变化非常敏感，导致ImageView在屏幕上不停地跳来跳去（因为度数在改变）。

我了解到这可能是因为我的设备靠近一些会影响磁场读数的物体。但这似乎并不是唯一的原因。

我尝试下载了一些应用程序，发现“3D指南针”和“指南针”在其读数方面保持极其稳定（设置噪声滤波器后），我希望我的应用程序也能达到同样的效果。

我读到可以通过添加“低通滤波器”来调整读数的“噪声”，但由于我缺乏数学知识，不知道如何实现这一点。

我希望有人能帮助我让设备上的读数更加稳定，即使稍微移动设备也不会影响当前的方向。目前我只进行了一些小的调整。

if (Math.abs(lastReadingDegrees - newReadingDegrees) > 1) { updatePosition() }

为了过滤掉一些噪音。但效果不是很好 :)

我的“重复”答案被删除了，但我认为它会真正帮助到人们，因为我知道在Android上经历这种传感器噪声难题的痛苦。无论如何，对于未来的人们，这是适用于我的解决方案--> https://dev59.com/X0rSa4cB1Zd3GeqPZMQY#39276888 - Rahul Sainani
5个回答
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虽然我没有在Android上使用过指南针，但以下基本处理方式（使用JavaScript）可能适用于您。

它基于加速度计上的低通滤波器，该滤波器被Windows Phone团队推荐，并进行了修改以适应指南针（每360"循环行为）。

我假设指南针读数是以度为单位的，介于0到360之间的浮点数，并且输出应该类似。

您想在过滤器中完成两件事情：

  1. 如果变化很小，则逐渐向那个方向旋转，以防止抖动。
  2. 如果变化很大，则立即向那个方向旋转（如果您希望指南针只以平稳的方式移动，则可以取消它）以防止滞后。

为此，我们将有2个常量：

  1. 缓动浮点数，定义运动的平滑程度（1表示不平滑，0表示从不更新，默认值为0.5）。我们将其称为SmoothFactorCompass。
  2. 距离足够大以立即转向的阈值（0始终跳转，360从不跳转，默认值为30）。我们将其称为SmoothThresholdCompass。

我们有一个跨调用保存的变量，名为oldCompass，它是算法的结果。

因此，变量定义如下：

var SmoothFactorCompass = 0.5;
var SmoothThresholdCompass = 30.0;
var oldCompass = 0.0;

该函数接收 newCompass 参数，并将 oldCompass 作为结果返回。

if (Math.abs(newCompass - oldCompass) < 180) {
    if (Math.abs(newCompass - oldCompass) > SmoothThresholdCompass) {
        oldCompass = newCompass;
    }
    else {
        oldCompass = oldCompass + SmoothFactorCompass * (newCompass - oldCompass);
    }
}
else {
    if (360.0 - Math.abs(newCompass - oldCompass) > SmoothThresholdCompass) {
        oldCompass = newCompass;
    }
    else {
        if (oldCompass > newCompass) {
            oldCompass = (oldCompass + SmoothFactorCompass * ((360 + newCompass - oldCompass) % 360) + 360) % 360;
        } 
        else {
            oldCompass = (oldCompass - SmoothFactorCompass * ((360 - newCompass + oldCompass) % 360) + 360) % 360;
        }
    }
}

我看到这个问题已经提出了5个月，可能已经不再相关了，但我相信其他程序员可能会发现它有用。

Oded Elyada。

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当oldCompass约为0，而newCompass约为359时，这给我带来了奇怪的结果。 - Johan S
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这个低通滤波器适用于弧度角。对每个罗盘读数使用add函数，然后调用average获得平均值。

public class AngleLowpassFilter {

    private final int LENGTH = 10;

    private float sumSin, sumCos;

    private ArrayDeque<Float> queue = new ArrayDeque<Float>();

    public void add(float radians){

        sumSin += (float) Math.sin(radians);

        sumCos += (float) Math.cos(radians);

        queue.add(radians);

        if(queue.size() > LENGTH){

            float old = queue.poll();

            sumSin -= Math.sin(old);

            sumCos -= Math.cos(old);
        }
    }

    public float average(){

        int size = queue.size();

        return (float) Math.atan2(sumSin / size, sumCos / size);
    }
}

使用 Math.toDegrees() 或 Math.toRadians() 进行转换。

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你能解释一下为什么在这里需要所有这些三角函数吗？ - felixd
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嗨Felix，你需要三角函数，因为一组角度的简单数值平均并不总是代表中间值。假设你的角度（以度为单位）是[350,10]，那么你的平均值将为(350+10)/2 = 180（实际中间值为0）。也感谢您的编辑。 - SharkAlley
好的，是的，那很有道理。不知何故三角函数解决了这个问题。 :) 我对于 average() 返回的角度是以度数为单位的，对吗？ - felixd
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返回值以弧度表示（与输入值和三角函数一致）。我们使用cos和sin将角度分解为[x，y]向量，因为这些向量的平均值确实代表了中线。然后，我们使用atan2将向量转换回弧度角。 - SharkAlley
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你的实现完全符合我的期望。即使没有插值动画，也很流畅。 - Glogo
我尝试了这种方法和Oded Elyada的方法，最终我决定选择这个。 - Văn Quyết
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请记住，例如350和10的平均值不是180。我的解决方案：

int difference = 0;
for(int i= 1;i <numberOfAngles;i++){
    difference += ( (angles[i]- angles[0] + 180 + 360 ) % 360 ) - 180;
}
averageAngle = (360 + angles[0] + ( difference / numberOfAngles ) ) % 360;
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一个低通滤波器（LPF）可以阻止快速变化的信号，只允许信号中的慢速变化。这意味着任何小的突然变化都会被忽略。
在软件中实现这个标准的方法是对过去N个样本进行平均并报告该值。从N=3开始，并不断增加N直到您在应用程序中找到足够平滑的响应为止。
请记住，N越大，系统响应就越慢。
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可以查看英文原文，
原文链接