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手机传感器-G-Sensor

2013年08月13日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3031字 ⁄ 字号 评论关闭

1. 简介

手机传感器介绍手机传感器检测安卓手机上所有可用感应器,并通过图像生动的展示它们是如何运作的。手机传感器也能够识别该手机硬件支持哪些传感器,并提供对我们日常生活起着重要作用的传感工具。手机传感器只能检测到变化。如果属性没有变化,它显示的温度值、距离值、光和压力的值可能不准确。

2. 手机中常用的传感器

在Android2.3 gingerbread系统中,google提供了11种传感器供应用层使用。
#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER 1 //加速度
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD 2 //磁力
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION 3 //方向
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE 4 //陀螺仪
#define SENSOR_TYPE_LIGHT 5 //光线感应
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE 6 //压力
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE 7 //温度
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY 8 //接近
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY 9 //重力
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//线性加速度
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR 11//旋转矢量
我们依次看看这十一种传感器

2.1 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。
加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品,市场上的加速度传感器种类很多。
手机中常用的加速度传感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。
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。
 
       加速度传感器是为了检测物体的加速度的传感器。物体运动加速度也跟着变化,如果能取到加速度,物体受到什么样的作用力或则物体进行什么样的运动,我们就可以知道。使用加速度,我们就能做模拟计步器、物体运动的应用程序。
       加速度传感器的values变量的3个元素值分别表示X、Y、Z轴的加速值。  重力传感器与加速度传感器使用同一套坐标系。values数组中三个元素分别表示了X、Y、Z轴的重力大小。
      

2.2 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。

2.3 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azimuth、pitch和roll。
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。
手机中使用的电子罗盘芯片有AKM公司的897X系列,ST公司的LSM系列以及雅马哈公司等等。
由于需要读取G-sensor数据并计算出M-sensor和O-sensor数据,
因此厂商一般会提供一个后台daemon来完成工作,电子罗盘算法一般是公司私有产权。

2.4 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。
根据Nexus S手机实测:
水平逆时针旋转,Z轴为正。
水平逆时针旋转,z轴为负。
向左旋转,y轴为负。
向右旋转,y轴为正。
向上旋转,x轴为负。
向下旋转,x轴为正。
ST的L3G系列的陀螺仪传感器比较流行,iphone4和google的nexus s中使用该种传感器。

2.5 光线感应传感器

光线感应传感器检测实时的光线强度,光强单位是lux,其物理意义是照射到单位面积上的光通量。
光线感应传感器主要用于Android系统的LCD自动亮度功能。
可以根据采样到的光强数值实时调整LCD的亮度。

2.6 压力传感器

压力传感器返回当前的压强,单位是百帕斯卡hectopascal(hPa)。

2.7 温度传感器

温度传感器返回当前的温度。

2.8 接近传感器

接近传感器检测物体与手机的距离,单位是厘米。
一些接近传感器只能返回远和近两个状态,
因此,接近传感器将最大距离返回远状态,小于最大距离返回近状态。
接近传感器可用于接听电话时自动关闭LCD屏幕以节省电量。
一些芯片集成了接近传感器和光线传感器两者功能。
下面三个传感器是Android2新提出的传感器类型,目前还不太清楚有哪些应用程序使用。

2.9 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。

2.10 线性加速度传感器

线性加速度传感器简称LA-sensor。
线性加速度传感器是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、重力传感器和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

2.11 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:
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)
GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出,
需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。
算法一般是传感器公司的私有产权。

 

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