陀螺儀

陀螺儀（Gyroscope sensor）測量裝置轉動的角速度。最早的陀螺儀發明在中國，科學應用則在西方，陀螺儀是為士大夫坐轎子看書是免收燭光搖曳發明的，這在很久之前一部西方拍的科教片看到，具體名字忘了。Pro Android 4.0中說陀螺儀的誤差會慢慢積累，因此通與加速感測器一致使用，通過Kalman filter進行修正。我們只簡單地進行陀螺儀資料的讀取。小例子和之前的很相似，我們只提供不同部分的程式碼片段。

public class GyroscopeSensorActivity extends Activity implements SensorEventListener{ 
    ……     
    @Override

    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        ……
        sensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE);
        sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE); 
    }
   
    …… //註冊和登出感測器的監聽器

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

    @Override  /* 對於陀螺儀，測量的是x、y、z三個軸向的角速度，分別從values[0]、values[1]、values[2]中讀取，單位為弧度/秒。*/
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if(event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_GYROSCOPE)
            showInfo("事件：" + " x:" + event.values[0] + " y:" + event.values[1]  + " z:" + event.values[2]);
    }
   
    //在華為P6的機器上，陀螺儀非常敏感，平放在桌面，由於電腦照成的輕微震動在不斷地刷屏，為了避免寫UI造成的效能問題，只寫Log。
    private void showInfo(String info){
        //tv.append("\n" + info);
        Log.d("陀螺儀",info);
    }
}

加速度感測器（acceleration）

加速度測量感測器有x、y、z三軸，注意和2D螢幕的座標，以左上角作為原點的，而且Y向下。注意區分這兩個不同的座標系。

加速感測器的單位是加速度m/s²。如果手機平放好，x，y在位置為0，而z軸方向加速度=當前z方向加速度-g。由於g（重力加速度）垂直向下，則g=-9.81m/s²，即z軸 a=0-(-9.81)=9.81m/s²。也就是自由落體是為0。x、y、z的測量的加速度分別位於value[0]、value[1]、value[2]。

相關的程式碼和前面大同小異，我們就不再重複，感測器型別為Sensor.TYPE_ACCELEROMETER。減去重力這很重要，當裝置靜止或者勻速運動時，可以獲得裝置的角度。

我記得至少兩年前，單位請一網際網路專家講課，提到了AR（增強現實），問靠什麼感測器，其答案為陀螺儀，這是不對的，陀螺儀可以測量運動過程中的角速度，但要測量手機本身的角度，這靠的是加速儀器，因為有重力方向作為校準。

Android也提供了檢測手機旋轉角度的API，用於UI繪製，實際靠的就是加速感測器。

WindowManager window = (WindowManager)getSystemService(WINDOW_SERVICE);
//返回值為Surface.ROTATION_0（0）、Surface.ROTATION_90（1）、Surface.ROTATION_180（2）和Surface.ROTATION_270（3），可以用來確定螢幕UI的旋轉方向。注意：需要開啟“自動旋轉”才能有效檢查，否則均為Surface.ROTATION_0（手機以豎屏為主，一般都會0，但不保證都如此）。不是所以的手機都能檢測到這4個值，例如我的P6，沒有Surface.ROTATION_180，即UI不支援倒過來，如果有某個數值不支援，通過getRotation()獲取的數值可能並不準確，仍以P6為例，如果我們順時針轉90°，得到Surface.ROTATION_90，繼續順時針轉至180°，無檢測新數值，仍未Surface.ROTATION_90，再繼續順時針轉90°（至270°），仍顯示為Surface.ROTATION_90，而非Surface.ROTATION_270。
int rotation = window.getDefaultDisplay().getRotation(); //在Android2.2之前，為Display.getOrientation()，如果出現API和SDK 的API level相關，可通過Build.VERSION.SDK_INT獲得。

我們將手機平放在桌子上，通過加速度測量儀的x、y、z軸的數值，x、y為0，z為g，可以進行判斷，但是我們並不知道具體的朝向，平放是朝南還是向北，這需要地磁感應器，將在後面介紹。

下面的小例子，我們將對加速度測量儀的x，y，z數值進行修正處理，減去重力加速度，得到我們這個慣性系的加速度，並根據裝置的Y軸與垂直地面方向（重力反方向）的夾角。相關的程式碼片段如下：

……

private float[] gravity = new float[3];   //重力在裝置x、y、z軸上的分量
private float[] motion = new float[3];  //過濾掉重力後，加速度在x、y、z上的分量
private double ratioY;
private double angle;
private int counter = 1;

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) { 
    for(int i = 0 ; i < 3; i ++){
        /* accelermeter是很敏感的，看之前小例子的log就知道。因為重力是恆力，我們移動裝置，它的變化不會太快，不象搖晃手機這樣的外力那樣突然。因此通過low-pass filter對重力進行過濾。這個低通濾波器的權重，我們使用了0.1和0.9，當然也可以設定為0.2和0.8。 */
        gravity[i] = (float) (0.1 * event.values[i] + 0.9 * gravity[i]);
        motion[i] = event.values[i] - gravity[i];
    }
   
    //計算重力在Y軸方向的量，即G*cos(α)
    ratioY = gravity[1]/SensorManager.GRAVITY_EARTH;
    if(ratioY > 1.0)
        ratioY = 1.0;
    if(ratioY < -1.0)
        ratioY = -1.0;
    //獲得α的值，根據z軸的方向修正其正負值。
    angle = Math.toDegrees(Math.acos(ratioY));
    if(gravity[2] < 0)
        angle = - angle;
   
    //避免頻繁掃屏，每10次變化顯示一次值
    if(counter ++ % 10 == 0){
        tv.setText("Raw Values : \n"
                +  "   x,y,z = "+ event.values[0] + "," + event.values[1] + "," + event.values[2] + "\n"
                +  "Gravity values : \n"
                +  "   x,y,z = "+ gravity[0] + "," + gravity[1] + "," + gravity[2] + "\n"
                +  "Motion values : \n"
                +  "   x,y,z = "+ motion[0] + "," + motion[1] + "," + motion[2] + "\n"
                +  "Y軸角度 :" + angle    );
        tv.invalidate();
        counter = 1;
    }    
}

……

motion[3]是過濾重力後的數值，如果各值如果非常接近0，表示裝置沒有被移動。

相關小例子程式碼：Pro Android學習：感測器小例子