Android开发高级进阶——传感器

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Android系统提供了对传感器的支持，如果手机设备的硬件提供了这些传感器，Android应用可以通过传感器来获取设备的外界条件，包括手机设备的运行状态、当前摆放方向、外界的磁场、温度和压力等。Android系统提供了驱动程序去管理这些传感器硬件，当传感器感知到外部环境发生改变时，Android系统负责管理这些传感器数据。

一. Android中11中常见的传感器

加速度传感器：SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER
磁力传感器：SENSOR_TYPE_FIELD
方向传感器：SENSOR_TYPE_ORIENTATION
陀螺仪传感器：SENSOR_TYPE_GYROSCOPE
光线感应传感器：SENSOR_TYPE_LIGHT
压力传感器：SENSOR_TYPE_PRESSURE
温度传感器：SENSOR_TYPE_TEMPERATURE
接近传感器：SENSOR_TYPE_PROXIMITY
重力传感器：SENSOR_TYPE_GRAVITY
线性加速度传感器：SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION
旋转矢量传感器：SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR

二. 使用传感器

使用传感器的步骤分为5步：
获取SensorManager对象

调用Context的getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE)方法获取SensorManager对象，SensorManager对象代表系统的传感器管理服务。
获取Sensor对象

调用SensorManager的getDefaultSensor(int type)方法获取指定类型的传感器。
注册Sensor对象

在Activity的onResume()方法中调用SensorManager的registerListener()方法为指定的传感器注册监听器，程序通过实现监听器即可获取传感器传来的数据。
重写onAccuracyChanged，onSensorChanged方法

当传感器的精度和数据发送变化时，在这两个方法中做相应的操作。
注销Sensor对象

在Activity的onPause()方法中调用SensorManager的unregisterListener()方法注销指定的传感器监听器。

SensorManager提供的注册传感器的方法为registerListener(SensorEventListener listener, Sensor sensor, int rate)，该方法的三个参数说明如下：
listener：监听传感器事件的监听器。该监听器需要实现SensorEventListener接口。
sensor：传感器对象。
rate：指定获取传感器数据的频率。rate有以下几个频率值：
SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST：最快。延迟最小，只有特别依赖于传感器数据的应用推荐采用这种频率，这种模式可能造成手机电量大量消耗。
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME：适合游戏的频率。一般有实时性要求的应用适合使用这种频率。
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL：正常频率。一般对实时性要求不是特别高的应用适合使用这种频率。
SensorManager.SENSOR_DELAY_UI：适合普通用户界面的频率。这种模式比较省电，而且系统开销也很小，但延迟较大。

三. 读取传感器数据

在onSensorChanged(SensorEvent event)方法中有一个参数event，通过event可以获取传感器的类型以及传感器的数据。
获取传感器的类型：event.sensor.getType()
获取传感器的数据：event.values[i]，i为0,1,2...，不同传感器，event.values[i]对应的数据不同，下面以加速度传感器为例，解释values[i]的含义。

* <h4>{@link android.hardware.Sensor#TYPE_ACCELEROMETER
* Sensor.TYPE_ACCELEROMETER}:</h4> All values are in SI units (m/s^2)
* <ul>
* <li> values[0]: Acceleration minus Gx on the x-axis </li>
* <li> values[1]: Acceleration minus Gy on the y-axis </li>
* <li> values[2]: Acceleration minus Gz on the z-axis </li>
* </ul>
* <p>
* A sensor of this type measures the acceleration applied to the device
* (<b>Ad</b>). Conceptually, it does so by measuring forces applied to the
* sensor itself (<b>Fs</b>) using the relation:
* </p>
* <b><center>Ad = - ∑Fs / mass</center></b>
* <p>
* In particular, the force of gravity is always influencing the measured
* acceleration:
* </p>
* <b><center>Ad = -g - ∑F / mass</center></b>
* <p>
* For this reason, when the device is sitting on a table (and obviously not
* accelerating), the accelerometer reads a magnitude of <b>g</b> = 9.81
* m/s^2
* </p>
* <p>
* Similarly, when the device is in free-fall and therefore dangerously
* accelerating towards to ground at 9.81 m/s^2, its accelerometer reads a
* magnitude of 0 m/s^2.
* </p>
* <p>
* It should be apparent that in order to measure the real acceleration of
* the device, the contribution of the force of gravity must be eliminated.
* This can be achieved by applying a <i>high-pass</i> filter. Conversely, a
* <i>low-pass</i> filter can be used to isolate the force of gravity.
* </p>
* <pre class="prettyprint">
*     public void onSensorChanged(SensorEvent event)
*     {
*          // alpha is calculated as t / (t + dT)
*          // with t, the low-pass filter's time-constant
*          // and dT, the event delivery rate
*          final float alpha = 0.8;
*          gravity[0] = alpha * gravity[0] + (1 - alpha) * event.values[0];
*          gravity[1] = alpha * gravity[1] + (1 - alpha) * event.values[1];
*          gravity[2] = alpha * gravity[2] + (1 - alpha) * event.values[2];
*          linear_acceleration[0] = event.values[0] - gravity[0];
*          linear_acceleration[1] = event.values[1] - gravity[1];
*          linear_acceleration[2] = event.values[2] - gravity[2];
*     }
* </pre>
* <p>
* <u>Examples</u>:
* <ul>
* <li>When the device lies flat on a table and is pushed on its left side
* toward the right, the x acceleration value is positive.</li>
* <li>When the device lies flat on a table, the acceleration value is
* +9.81, which correspond to the acceleration of the device (0 m/s^2) minus
* the force of gravity (-9.81 m/s^2).</li>
* <li>When the device lies flat on a table and is pushed toward the sky
* with an acceleration of A m/s^2, the acceleration value is equal to
* A+9.81 which correspond to the acceleration of the device (+A m/s^2)
* minus the force of gravity (-9.81 m/s^2).</li>
* </ul>

从加速度传感器源代码中可以看出，values[0]表示x轴上的加速度，values[1]表示y轴上的加速度，values[2]表示z轴上的加速度。

四. 针对是否有传感器功能优化

因为并非所有手机都支持所有传感器，不用系统引入的传感器不同，所以在使用之前有必要判断一下，、从而提高性能。

判断是否有传感器有两种方法：
运行时检测

SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
if (sensor != null){
//传感器存在
}else{
//传感器不存在
}

使用Android Market过滤器来限定目标设备必须带有指定传感器配置。

<use-feature
name = "android.hardware.sensor.orientation"
android:required = "true"/>

五. 方向传感器小Demo

利用方向传感器，界面中的图片向手机旋转的反方向旋转。代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener{

private ImageView mIvSensor;
private Sensor mSensor;
private SensorManager mSensorManager;
private float mDegress = 0f;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

mIvSensor = (ImageView) findViewById(R.id.iv_sensor);

mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

}

@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
mSensorManager.registerListener(this, mSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI); //rate suitable for the user interface
}

@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
mSensorManager.unregisterListener(this);
}

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ORIENTATION){
float degree = - event.values[0];
RotateAnimation rotateAnimation = new RotateAnimation(mDegress, degree, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f);
rotateAnimation.setDuration(100);
mIvSensor.startAnimation(rotateAnimation);
mDegress = degree;
}
}

@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
//TODO:当传感器精度发生变化时
}
}

演示效果：



orientation_sensor_demo.gif

六. 注意

别忘记注销。
不要阻塞onSensorChanged方法。
避免使用过时的方法或传感器类型。
在使用前先验证传感器是否存在。
谨慎选择传感器延时。