当用户直立手持手机时，方位角读数变为相反

Question

我已经实现了罗盘阅读根据通常的建议，我可以在网上找到。我使用rotation_vector传感器类型，并使用标准API调用将其转换为（方位、俯仰、滚动）三元组。这是我的代码：

fun Fragment.receiveAzimuthUpdates(
        azimuthChanged: (Float) -> Unit,
        accuracyChanged: (Int) -> Unit
) {
    val sensorManager = activity!!.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE)
            as SensorManager
    val sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR)!!
    sensorManager.registerListener(OrientationListener(azimuthChanged, accuracyChanged),
            sensor, 10_000)
}

private class OrientationListener(
        private val azimuthChanged: (Float) -> Unit,
        private val accuracyChanged: (Int) -> Unit
) : SensorEventListener {
    private val rotationMatrix = FloatArray(9)
    private val orientation = FloatArray(3)

    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        if (event.sensor.type != Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR) return
        SensorManager.getRotationMatrixFromVector(rotationMatrix, event.values)
        SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientation)
        azimuthChanged(orientation[0])
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        if (sensor.type == Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR) {
            accuracyChanged(accuracy)
        }
    }
}

当你水平地拿着手机，就像拿着一个真正的指南针一样，这样就会有很好的表现。然而，当你拿着它像照相机一样，直立着，在你面前，读数就坏了。如果你将它倾斜甚至稍微超过直立，所以它向你倾斜，方位角转向相反的方向（突然180度旋转）。

显然，这个代码跟踪手机的Y轴的方向，在直立的手机上，Y轴变得垂直，当手机向你倾斜时，它的地面方向是向你倾斜的。

我能做些什么来改善这种行为，使它对手机的音调不敏感呢？

Answer 1

显然，这个代码跟踪手机的Y轴的方向，在直立的手机上，Y轴变得垂直，当手机向你倾斜时，它的地面方向是向你倾斜的。

是的，这是正确的。您可以检查GetOrientation()的代码，以查看发生了什么：

public static float[] getOrientation(float[] R, float[] values) {
    /*
     *   /  R[ 0]   R[ 1]   R[ 2]  \
     *   |  R[ 3]   R[ 4]   R[ 5]  |
     *   \  R[ 6]   R[ 7]   R[ 8]  /
     */
     values[0] = (float) Math.atan2(R[1], R[4]);
     ...

values[0]是您获得的方位角值。

您可以将旋转矩阵R解释为指向设备三个主轴的向量的分量：

• 第0列：指向电话右侧的矢量
• 第1列：指向电话上的矢量
• 列2：指向电话正面的矢量

矢量是从地球坐标系（东、北、天）的角度来描述的。

考虑到这一点，我们可以解释getOrientation()中的代码：

1. 选择电话的上轴（矩阵列1，存储在数组元素1、4、7中）
2. 将其投影到地球水平面（这很容易，只需忽略元素7中存储的天空分量）
3. 使用ATAN2从矢量的其余东分量和北分量推导角度。

这里隐藏着另一个微妙之处:atan2的签名是

public static double atan2(double y, double x);

请注意参数顺序:y，然后x。但GetOrientation按east,north顺序传递参数。这实现了两件事：

使北轴成为参考轴（在几何学中，它是 x轴）
• 镜像角度：几何角度是逆时针的，但方位角必须是从北向的顺时针角度

当然，当手机的上轴垂直（“向天”），然后超过，它的方位角翻转180度。我们可以用一种非常简单的方法来解决这个问题：我们将使用手机的右轴来代替。请注意以下事项：

• 当电话水平朝北时，其右轴与东轴对齐。在地球坐标系中，东轴是“X”几何轴，因此我们的0角参考是开箱即用的。
• 当手机右转（向东）时，其方位角应上升，但几何角度为负。因此我们必须翻转几何角的符号。

所以我们的新公式是这样的：

val azimuth = -atan2(R[3], R[0])

而这微不足道的改变就是你所需要的全部！不需要调用getOrientation，只需将其应用于方向矩阵。

到目前为止还不错。但是如果用户是在横向使用手机呢？手机的轴不受影响，但现在用户将手机的“左”或“右”方向感知为“前方”（取决于用户如何转动手机）。我们可以通过检查display.rotation属性来纠正这一点。如果屏幕是旋转的，我们将使用手机的上轴起到与上面的右轴相同的作用。

因此定向侦听器的完整代码如下所示：

private class OrientationListener(
        private val activity: Activity,
        private val azimuthChanged: (Float) -> Unit,
        private val accuracyChanged: (Int) -> Unit
) : SensorEventListener {
    private val rotationMatrix = FloatArray(9)

    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        if (event.sensor.type != Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR) return
        SensorManager.getRotationMatrixFromVector(rotationMatrix, event.values)
        val (matrixColumn, sense) = when (val rotation = 
                activity.windowManager.defaultDisplay.rotation
        ) {
            Surface.ROTATION_0 -> Pair(0, 1)
            Surface.ROTATION_90 -> Pair(1, -1)
            Surface.ROTATION_180 -> Pair(0, -1)
            Surface.ROTATION_270 -> Pair(1, 1)
            else -> error("Invalid screen rotation value: $rotation")
        }
        val x = sense * rotationMatrix[matrixColumn]
        val y = sense * rotationMatrix[matrixColumn + 3]
        azimuthChanged(-atan2(y, x))
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        if (sensor.type == Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR) {
            accuracyChanged(accuracy)
        }
    }
}

使用这段代码，您将得到与Google Maps完全相同的行为。