从设备的坐标系加速到绝对坐标系

Question

从我的Android设备,我可以读取一系列线性加速度值(在设备的坐标系中)和一组绝对方向值(在地球坐标系中).我需要的是获得后一个坐标系中的线性加速度值.系统.

我该怎么转换它们？

在Ali回复评论后编辑:

好吧,所以如果我理解正确的话,当我测量线性加速度时,手机的位置完全没关系,因为读数是在地球坐标系中给出的.对？

但我刚做了一个测试,我把手机放在不同的位置,并在不同的轴上加速.有3对图片 - 第一部分显示我如何放置设备(对不起我的Paint"掌握技能"),第二部分显示线性acc提供的数据读数.传感器:

1. 装置放在左侧

2. 设备躺在背上

3. 设备站立

现在 - 为什么在第三种情况下,加速沿Z轴(而不是Y)发生,因为设备位置无关紧要？

Answer 1

我终于设法解决了!因此,要在地球坐标系中获得加速度矢量,您需要:

1. 从(使用和传感器值作为参数)得到旋转矩阵(float[16]因此可以在以后的android.opengl.Matrix类中SensorManager.getRotationMatrix()使用),SENSOR.TYPE_GRAVITYSENSOR.TYPE_MAGNETIC_FIELD
2. android.opengl.Matrix.invertM()在旋转矩阵上使用它来反转它(不是转置!),
3. 使用Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION传感器获得线性加速度矢量(在设备的坐标系统中),
4. 用于android.opengl.Matrix.multiplyMV()将旋转矩阵乘以线性加速度矢量.

你有它!我希望我能为别人节省一些宝贵的时间.

感谢Edward Falk和Ali提示!

Answer 2

根据@ alex的答案,这里是代码片段:

private float[] gravityValues = null;
private float[] magneticValues = null;

 @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if ((gravityValues != null) && (magneticValues != null) 
            && (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)) {

            float[] deviceRelativeAcceleration = new float[4];
            deviceRelativeAcceleration[0] = event.values[0];
            deviceRelativeAcceleration[1] = event.values[1];
            deviceRelativeAcceleration[2] = event.values[2];
            deviceRelativeAcceleration[3] = 0;

            // Change the device relative acceleration values to earth relative values
            // X axis -> East
            // Y axis -> North Pole
            // Z axis -> Sky

            float[] R = new float[16], I = new float[16], earthAcc = new float[16];

            SensorManager.getRotationMatrix(R, I, gravityValues, magneticValues);

            float[] inv = new float[16];

            android.opengl.Matrix.invertM(inv, 0, R, 0);
            android.opengl.Matrix.multiplyMV(earthAcc, 0, inv, 0, deviceRelativeAcceleration, 0);
           Log.d("Acceleration", "Values: (" + earthAcc[0] + ", " + earthAcc[1] + ", " + earthAcc[2] + ")");                

        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_GRAVITY) {
            gravityValues = event.values;
        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
            magneticValues = event.values;
        } 
   }

Answer 3

根据文档，您可以获得手机坐标系中的线性加速度。

您可以通过将任何向量与旋转矩阵相乘，将其从手机坐标系转换为地球坐标系。您可以从getRotationMatrix()获取旋转矩阵。

（也许已经有一个函数可以为你做这个乘法，但我不做 Android 编程，而且我不熟悉它的 API。）

关于旋转矩阵的一个很好的教程是方向余弦矩阵 IMU：理论手稿。祝你好运！