如何获得与人类方向匹配的Android手机方向？答案

【问题标题】：How to get Android phone orientation matching human orientation?如何获得与人类方向匹配的Android手机方向？
【发布时间】：2012-04-30 14:00:00
【问题描述】：

我正在制作一个地图应用程序，包括显示你所面对方向的位置箭头，如下所示：

我直接从SensorManager.getOrientation() 获取方向，使用第一个返回值：方位角。当握住手机使屏幕指向地平线上方并且纵向时，箭头可以正常工作。然而：

当手持手机使屏幕指向地平线以下时，箭头指向的方向与用户所面对的方向相差 180 度。
当手机被握在屏幕的朝向与地平线齐平时，箭头不知道它指向哪个方向。 Azimuth 根本不会返回有意义的结果。
当手机向左或向右倾斜（或以横向模式握住）时，箭头向左或向右倾斜。

下面精心构建且科学的图像显示了我的意思（其中蓝色是用户面向，红色是箭头方向，屏幕大致面向用户的面部，Google 地图正是我想要的）：

（请注意，使用 Google 地图，如果关闭自动旋转，它不会成功执行列表中的最后两个操作。但我什至还没有到那个阶段。一次一件事。）

它看起来好像只是使用 Y 轴指向方向，如下所示：http://developer.android.com/reference/android/hardware/SensorEvent.html，当我希望它使用 Z 轴指向方向的反向时，大部分时间，以及手机时的 Y平坦的。但是，考虑到getOrientation() 返回的值，我必须编写复杂的案例来解决一些问题，而面向手机的水平用例是无法解决的。我确定有更简单的方法。

这是我的代码（lastAcceleration 和 lastMagneticField 都来自内部传感器）：

float[] rotationMatrix = new float[9];
if(SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, lastAcceleration, lastMagneticField)){
    float[] orientMatrix = new float[3];
    SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientMatrix);

    orientation = orientMat[0]*180/(float)Math.PI;
}

我做错了什么？有没有更简单的方法来做到这一点？

编辑：为了澄清，我假设用户将设备放在他们面前，并且屏幕指向他们。除此之外，我显然无法判断它们是否只有一个旋转。另外，我使用的是用户移动时的动作，但这是针对他们静止时的。

【问题讨论】：

科学形象+1
您的问题解决了吗？你是如何获得 lastAcceleration、lastMagneticField 的？
不。一直没有解决。也许它永远无法解决，而且谷歌地图似乎没有我当时想的那么聪明。我早就把它从我需要做的任务列表中删除了，因为我不再为同一家公司工作，更不用说同一个项目了。无论如何，Android 现在的工作方式可能完全不同。

标签： android sensors

【解决方案1】：

这看起来很棘手。我正在为 Android 开发 PNS，并且面临着某种类似的问题，我仍然需要光：How to get the rotation between accelerometer's axis and motion vector?

在我看来，如果用户不移动，则绝对不可能找到用户面向的方向（而不是设备）。那就是人的身体上没有传感器，那么如果设备保持在绝对相同的位置但用户旋转了 90° 怎么办？我没有找到任何方法。

我可以建议（实际上适合我的问题）是您可以（我不知道您在代码中实际做了什么）使用用户的动作来确定他的标题。让我解释。假设您有第一个位置 A。用户前往 B。然后您可以构建 AB 向量并在用户停在 B 时获取用户的航向。然后您必须将代码限制为他所面临的方向到达目的地。

我知道这不如 Google Maps 提供的那么好，但您知道 Google 对此有何用途吗？我的意思是他们只使用加速和磁场传感器吗？

【讨论】：

我假设用户将设备放在他们面前，屏幕指向他们。除此之外，我显然无能为力。另外，我正在采取用户的动作。只是，当它们停止时，加速度计和磁场应该会接管。

【解决方案2】：

你调用 remapCoordinateSystem 了吗？否则，您只能在垂直握住手机时获得正确的面值。对于这种情况，当手机被握住时，屏幕的朝向与地平线齐平，你无法获得用户的朝向。因为要获得朝向，您必须将传感器读数的 z 值投影到世界坐标中的 xy 平面中，并且当设备水平放置时它为零。

更准确地说，如果您想让手机面向，那么手机必须与水平方向至少倾斜 25 度，并且您必须调用 remapCoordinateSystem。以下代码将为您提供上面最后 2 张图片所需的内容。
代码

float[] rotationMatrix = new float[9];  

if(SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, lastAcceleration, lastMagneticField)){
    float[] orientMatrix = new float[3];
    float remapMatrix = new float[9];
    SensorManager.remapCoordinateSystem(rotationMatrix, SensorManager.AXIS_X, SensorManager.AXIS_Z, remapMatrix);
    SensorManager.getOrientation(remapMatrix, orientMatrix);

    orientation = orientMat[0]*180/(float)Math.PI;
}

假设手机平放，getOrientation 会为您提供正确的值。因此，如果手机垂直握持，则必须重新映射坐标才能获得平坦位置。在几何上，您将手机 -z 轴向下投影到世界 xy 平面，然后计算此投影向量与世界 y 轴之间的角度。

【讨论】：

我不确定我是否遵循。或者也许你没有。当屏幕水平时获得方向并非不可能，因为这既是谷歌所做的，也是我现在所拥有的。我想要在手机垂直时获得正面。和不。我还没有打电话给remapCoordinateSystem。文档并不完全清楚如何使用它。
如果握住手机使屏幕朝向与地平线齐平，则可以获取指南针方向，但不能获取手机朝向。那就是手机面向地面，所以谈论北，南等没有意义......你可以获得“指南针方向”，但这个方向取决于手机的方向。也就是说，如果手机以纵向模式平放在您面前并且指南针显示 0 度，那么当您旋转到横向时，指南针将根据您旋转的方向显示 90 或 270 度。

【解决方案3】：

当用户垂直握住手机时，获得方位的适当方法似乎是使用这样的东西：

// after calling getRotationMatrix pass the rotationMatix below:
SensorManager.remapCoordinateSystem(inR, AXIS_X, AXIS_Z, outR);

如果您想同时处理两种方式（垂直和平面），您可能需要检测到这一点，然后仅在垂直时执行此重新映射。

请参阅 API 文档here。

【讨论】：

【解决方案4】：

您应该进行宣传并确定用户是否接近垂直向上握住手机。

我选择了从桌面向上或向下倾斜 45 度后，应重新映射坐标系。

if (Math.round(Math.toDegrees(-orientation[1])) < 45 && Math.round(Math.toDegrees(-orientation[1])) > -45) {
//do something while the phone is horizontal
}else{
//R below is the original rotation matrix
float remapOut[] = new float[9];
SensorManager.remapCoordinateSystem(R, SensorManager.AXIS_X, SensorManager.AXIS_Z, remapOut);
//get the orientation with remapOut
float remapOrientation[] = new float[3];
SensorManager.getOrientation(remapOut, remapOrientation);

效果很好。让我知道是否有人可以建议对此进行改进。谢谢。

【讨论】：

【解决方案5】：

我建议应用以下重映射。就我而言，它适用于前三个场景： SensorManager.remapCoordinateSystem(rMat, SensorManager.AXIS_Z, SensorManager.AXIS_Y, rMatRemapped);

【讨论】：