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手机传感器

Airship
 Airship
发布于 2015/03/04 16:47
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         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。

 

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

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。

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。

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。

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。

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。

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)。

7温度传感器

温度传感器返回当前的温度。

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。

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。

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

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。

 

本文转载自:http://baike.baidu.com/link?url=q8yJUpvsJccYGHC_96F1EZ9S7Wg8t30zOH8loA4NFTj6EamysTnc976KLimL7hjj_...

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