基于Android的传感器和语音识别的设计与实现

　Android特色开发

Android是基于Linux内核的操作系统，是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统。早期由原名为”Android”的公司开发，谷歌在2005年收购”Android.Inc”后，继续进行对Android系统开发运营，它采用了软件堆层（software stack,又名软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层Linux内核只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。Android以Java为编程语言，从接口到功能，都有层出不穷的变化，其中Activity等同于J2ME的MIDlet,一个
Activity 类（class）负责创建视窗（window），一个活动中的Activity就是在 foreground（前景）模式，背景运行的程序叫做Service.两者之间通过由ServiceConnection和AIDL连结，达到复数程序同时运行的效果。如果运行中的 Activity 全部画面被其他 Activity 取代时，该 Activity 便被停止（stopped），甚至被系统清除（kill）。

　　一 传感器

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

据调查，2008年全球传感器销售额为506亿美元，预计到2010年全球传感器销售额可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场增长最快的领域依旧是汽车，占第二位的是过程控制，当然现在也被广泛应用于通信。

　　1.传感器的定义

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器的定义是：”能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”.传感器是一种检测装置，能感受被测量的信息，并能将检测的感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

智能传感器已广泛应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中。例如，它在机器人领域中有着广阔应用前景，智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功能，可感知各种现象，完成各种动作。在工业生产中，利用传统的传感器无法对某些产品质量指标（例如，黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等）进行快速直接测量并在线控制。而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量（如温度、压力、流量等）。Cygnus公司生产了一种”葡萄糖手表”,其外观像普通手表一样，戴上它就能实现无疼、无血、连续的血糖测试。”葡萄糖手表”上有一块涂着试剂的垫子，当垫子与皮肤接触时，葡萄糖分子就被吸附到垫子上，并与试剂发生电化学反应，产生电流。传感器测量该电流，经处理器计算出与该电流对应的血糖浓度，并以数字量显示。

　　2.传感器的种类

可以从不同的角度对传感器进行分类：转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；用途；输出信号类型以及制作材料和工艺等。

根据工作原理，传感器可分为物理传感器和化学传感器两大类。

物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器的技术问题较多，例如可靠性问题、规模生产的可能性、价格问题等，解决了这些问题，化学传感器的应用将会有巨大增长。而有些传感器既不能划分为物理类，也不能划分为化学类。

　　3.Android中传感器的种类

Google Android操作系统中内置了很多传感器，在部分游戏或软件中可以自动识别屏幕的横屏、竖屏方向来改变屏幕显示布局。下面是Android中支持的几种传感器：

Sensor.TYPE_ACCELEROMETER:加速度传感器。

Sensor.TYPE_GYROSCOPE:陀螺仪传感器。

Sensor.TYPE_LIGHT:亮度传感器。

Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD:地磁传感器。

Sensor.TYPE_ORIENTATION:方向传感器。

Sensor.TYPE_PRESSURE:压力传感器。

Sensor.TYPE_PROXIMITY:近程传感器。

Sensor.TYPE_TEMPERATURE:温度传感器。

下面我们通过一个例子来分析Android中传感器的使用（具体实现参见本书所附代码：第9章\ Examples_09_01），这里分析的是方向传感器（TYPE_ORIENTATION）。

　　4.Android 中传感器的功能

要在Android中使用传感器，首先需要了解SensorManager和SensorEventListener.顾名思义，SensorManager就是所有传感器的一个综合管理类，包括了传感器的种类、采样率、精准度等。我们可以通过getSystemService方法来取得一个SensorManager对象。代码如下：

SensorManager mSensorManager = （SensorManager）getSystemService（SENSOR_SERVICE）；

取得SensorManager对象之后，可以通过getSensorList方法来获得我们需要的传感器类型，保存到一个传感器列表中。通过如下代码可以得到一个方向传感器：

List sensors = mSensorManager.getSensorList（Sensor.TYPE_ORIENTATION）；

要与传感器交互，应用程序必须注册以侦听与一个或多个传感器相关的活动。Android中提供了registerListener来注册一个传感器，并提供了unregisterListener来卸载一个传感器。registerListener方法包括3个参数：第1个参数，接收信号的Listener实例；第2个参数，想接收的传感器类型的列表（即上一步创建的List对象）；第3个参数，接收频度。调用之后返回一个布尔值，true表示成功，false表示失败。代码如下：

//注册传感器

Boolean mRegisteredSensor = mSensorManager.registerListener（this, sensor,

SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST）；

//卸载传感器

mSensorManager.unregisterListener（this）；

其中，SensorEventListener是使用传感器的核心部分，包括以下两个方法必须实现：

onSensorChanged （SensorEvent event） 方法在传感器值更改时调用。该方法只由受此应用程序监视的传感器调用。该方法的参数包括一个SensorEvent对象，该对象主要包括一组浮点数，表示传感器获得的方向、加速度等信息。例如，以下代码可以取得其值：

float x = event.values[SensorManager.DATA_X];

float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];

float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];

onAccuracyChanged （Sensor sensor,int accuracy） 方法在传感器的精准度发生改变时调用。其参数包括两个整数：一个表示传感器，另一个表示该传感器新的准确值。

具体实现如代码清单1所示。

代码清单1 \Examples_09_01\src\com\yarin\android\Examples_09_01\Activity01.java

public class Activity01 extends Activity implements SensorEventListener

{

private boolean mRegisteredSensor;

//定义SensorManager

private SensorManager mSensorManager;

public void onCreate（Bundle savedInstanceState）

{

super.onCreate（savedInstanceState）；

setContentView（R.layout.main）；

mRegisteredSensor = false;

//取得SensorManager实例

mSensorManager = （SensorManager） getSystemService（SENSOR_SERVICE）；

}

protected void onResume（）

{

super.onResume（）；

//接收SensorManager的一个列表（Listener）

//这里我们指定类型为TYPE_ORIENTATION（方向传感器）

List sensors = mSensorManager.getSensorList

（Sensor.TYPE_ORIENTATION）；

if （sensors.size（） > 0）

{

Sensor sensor = sensors.get（0）；

//注册SensorManager

//this->接收sensor的实例

//接收传感器类型的列表

//接收的频率

mRegisteredSensor = mSensorManager.registerListener（this,

sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST）；

}

}

protected void onPause（）

{

if （mRegisteredSensor）

{

//如果调用了registerListener

//这里我们需要unregisterListener来卸载/取消注册

mSensorManager.unregisterListener（this）；

mRegisteredSensor = false;

}

super.onPause（）；

}

//当精准度发生改变时

//sensor->传感器

//accuracy->精准度

public void onAccuracyChanged（Sensor sensor, int accuracy）

{

//处理精准度改变

}

// 当传感器在被改变时触发

public void onSensorChanged（SensorEvent event）

{

// 接收方向传感器的类型

if （event.sensor.getType（） == Sensor.TYPE_ORIENTATION）

{

//这里我们可以得到数据，然后根据需要来处理

//由于模拟器上面无法测试效果，因此我们暂时不处理数据

float x = event.values[SensorManager.DATA_X];

float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];

float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];

}

}

}

上面的例子中演示了如何获得方向传感器的方向、加速度等信息，我们可以根据得到的数值与上一次得到的数值之间的关系来进行需要的操作。SensorManager中还有很多常量和一些常用的方法，如下：

getDefaultSensor:得到默认的传感器对象。

getInclination:得到地磁传感器倾斜角的弧度值。

getOrientation:得到设备旋转的方向。

getSensorList:得到指定传感器的列表。

参考文章：http://www.dzsc.com/data/html/2011-9-3/97301.html