內建感應器---智能手機（資料）

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1.  簡介

手機感應器介紹手機感應器檢測安卓手機上所有可用感應器，並通過映像生動的展示它們是如何運作的。手機感應器也能夠識別該手機硬體支援哪些感應器，並提供對我們日常生活起著重要作用的感測工具。手機感應器只能檢測到變化。如果屬性沒有變化，它顯示的溫度值、距離值、光和壓力的值可能不準確。

2.手機中常用的感應器

在Android2.3 gingerbread系統中，google提供了11種感應器供應用程式層使用。

#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 //陀螺儀

#define SENSOR_TYPE_LIGHT 5 //光線感應

#define SENSOR_TYPE_PRESSURE 6 //壓力

#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE 7 //溫度

#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY 8 //接近

#define SENSOR_TYPE_GRAVITY 9 //重力

#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION10//線性加速度

#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR 11//旋轉向量

我們依次看看這十一種感應器

2.1加速度感應器

加速度感應器又叫G-sensor，返回x、y、z三軸的加速度數值。

該數值包含地心引力的影響，單位是m/s^2。

將手機平放在案頭上，x軸預設為0，y軸預設0，z軸預設9.81。

將手機朝下放在案頭上，z軸為-9.81。

將手機向左傾斜，x軸為正值。

將手機向右傾斜，x軸為負值。

將手機向上傾斜，y軸為負值。

將手機向下傾斜，y軸為正值。

加速度感應器可能是最為成熟的一種mems產品，市場上的加速度感應器種類很多。

手機中常用的加速度感應器有BOSCH（博世）的BMA系列，AMK的897X系列，ST的LIS3X系列等。

這些感應器一般提供±2G至±16G的加速度測量範圍，採用I2C或SPI介面和MCU相連，資料精度小於16bit。

 

       加速度感應器是為了檢測物體的加速度的感應器。物體運動加速度也跟著變化，如果能取到加速度，物體受到什麼樣的作用力或則物體進行什麼樣的運動，我們就可以知道。使用加速度，我們就能做類比計步器、物體運動的應用程式。

       加速度感應器的values變數的3個元素值分別表示X、Y、Z軸的加速值。 重力感應器與加速度感應器使用同一套座標系。values數組中三個元素分別表示了X、Y、Z軸的重力大小。

2.2磁力感應器

磁力感應器簡稱為M-sensor，返回x、y、z三軸的環境磁場資料。

該數值的單位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示。

單位也可以是高斯（Gauss），1Tesla=10000Gauss。

硬體上一般沒有獨立的磁力感應器，磁力資料由電子羅盤感應器提供（E-compass）。

電子羅盤感應器同時提供下文的方向感應器資料。

2.3方向感應器

方向感應器簡稱為O-sensor，返回三軸的角度資料，方向資料的單位是角度。

為了得到精確的角度資料，E-compass需要擷取G-sensor的資料，

經過計算生產O-sensor資料，否則只能擷取水平方向的角度。

方向感應器提供三個資料，分別為azimuth、pitch和roll。

azimuth：方位，返回水平時磁北極和Y軸的夾角，範圍為0°至360°。

0°=北，90°=東，180°=南，270°=西。

pitch：x軸和水平面的夾角，範圍為-180°至180°。

當z軸向y軸轉動時，角度為正值。

roll：y軸和水平面的夾角，由於曆史原因，範圍為-90°至90°。

當x軸向z軸移動時，角度為正值。

電子羅盤在擷取正確的資料前需要進行校準，通常可用8字校準法。

8字校準法要求使用者使用需要校準的裝置在空中做8字晃動，

原則上盡量多的讓裝置法線方向指向空間的所有8個象限。

手機中使用的電子羅盤晶片有AKM公司的897X系列，ST公司的LSM系列以及雅馬哈公司等等。

由於需要讀取G-sensor資料並計算出M-sensor和O-sensor資料，

因此廠商一般會提供一個後台daemon來完成工作，電子羅盤演算法一般是公司私人產權。

2.4陀螺儀感應器

陀螺儀感應器叫做Gyro-sensor，返回x、y、z三軸的角加速度資料。

角加速度的單位是radians/second。

根據Nexus S手機實測：

水平逆時針旋轉，Z軸為正。

水平逆時針旋轉，z軸為負。

向左旋轉，y軸為負。

向右旋轉，y軸為正。

向上旋轉，x軸為負。

向下旋轉，x軸為正。

ST的L3G系列的陀螺儀感應器比較流行，iphone4和google的nexus s中使用該種感應器。

2.5光線感應感應器

光線感應感應器檢測即時的光線強度，光強單位是lux，其物理意義是照射到單位面積上的光通量。

光線感應感應器主要用於Android系統的LCD自動亮度功能。

可以根據採樣到的光強數值即時調整LCD的亮度。

2.6壓力感應器

壓力感應器返回當前的壓強，單位是百帕斯卡hectopascal（hPa）。

2.7溫度感應器

溫度感應器返回當前的溫度。

2.8接近感應器

接近感應器檢測物體與手機的距離，單位是厘米。

一些接近感應器只能返回遠和近兩個狀態，

因此，接近感應器將最大距離返回遠狀態，小於最大距離返回近狀態。

接近感應器可用於電話中時自動關閉LCD螢幕以節省電量。

一些晶片整合了接近感應器和光線感應器兩者功能。

下面三個感應器是Android2新提出的感應器類型，目前還不太清楚有哪些應用程式使用。

2.9重力感應器

重力感應器簡稱GV-sensor，輸出重力資料。

在地球上，重力數值為9.8，單位是m/s^2。

座標系統與加速度感應器相同。

當裝置複位時，重力感應器的輸出與加速度感應器相同。

2.10線性加速度感應器

線性加速度感應器簡稱LA-sensor。

線性加速度感應器是加速度感應器減去重力影響擷取的資料。

單位是m/s^2，座標系統與加速度感應器相同。

加速度感應器、重力感應器和線性加速度感應器的計算公式如下：

加速度 =重力 + 線性加速度

2.11旋轉向量感應器

旋轉向量感應器簡稱RV-sensor。

旋轉向量代表裝置的方向，是一個將座標軸和角度混合計算得到的資料。

RV-sensor輸出三個資料：

x*sin(theta/2)

y*sin(theta/2)

z*sin(theta/2)

sin(theta/2)是RV的數量級。

RV的方向與軸旋轉的方向相同。

RV的三個數值，與cos(theta/2)組成一個四元組。

RV的資料沒有單位，使用的座標系與加速度相同。

舉例：

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的數值沒有物理感應器可以直接給出，

需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor經過演算法計算後得出。

演算法一般是感應器公司的私人產權。

 

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