使用CMMotionManager测量倾斜角度

Question

假设您在屏幕朝向您的前方垂直握住iphone/ipad,纵向.您将设备倾斜到一侧,使屏幕朝向您.如何使用CMMotionManager测量静态倾斜角度？这似乎是一个简单的问题应该有一个简单的答案,但我找不到任何不会消失在四元数和旋转矩阵中的方法.

谁能指点我一个有效的例子？

Answer 1

看看gravity:

self.deviceQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
self.motionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
self.motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 5.0 / 60.0;

// UIDevice *device = [UIDevice currentDevice];

[self.motionManager startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical
                                                        toQueue:self.deviceQueue
                                                    withHandler:^(CMDeviceMotion *motion, NSError *error)
{
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        CGFloat x = motion.gravity.x;
        CGFloat y = motion.gravity.y;
        CGFloat z = motion.gravity.z;
    }];
}];

有了这个参考帧(CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical),如果z是接近零,你在垂直与地面保持它在一个平面上(例如,如果你是拿着它对着墙壁),当你转动它那架飞机上,x和y值的变化.垂直是x接近零的位置,y接近-1.

看看这篇文章,我注意到如果你想将这个矢量转换成角度,你可以使用以下算法.

如果要计算设备旋转的垂直度数(正向为顺时针方向,负方向为逆时针方向),则可以将其计算为:

// how much is it rotated around the z axis

CGFloat angle = atan2(y, x) + M_PI_2;           // in radians
CGFloat angleDegrees = angle * 180.0f / M_PI;   // in degrees

您可以使用它来计算通过Quartz 2D transform属性旋转视图的程度:

self.view.layer.transform = CATransform3DRotate(CATransform3DIdentity, -rotateRadians, 0, 0, 1);

(就个人而言,我更新了startDeviceMotionUpdates方法中的旋转角度,并transform在a中更新了它CADisplayLink,它将屏幕更新与角度更新分离.)

您可以通过以下方式查看您向后/向前倾斜的距离:

// how far it it tilted forward and backward

CGFloat r = sqrtf(x*x + y*y + z*z);
CGFloat tiltForwardBackward = acosf(z/r) * 180.0f / M_PI - 90.0f;

Answer 2

这是一个迟到的答案,但你可以在github和随附的博客文章中找到一个有用的例子.

总结一下上面提到的文章,您可以使用四元数来避免垂直握住iPhone时可能遇到的万向节锁定问题.

这是计算倾斜(或偏航)的编码部分:

CMQuaternion quat = self.motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion;
double yaw = asin(2*(quat.x*quat.z - quat.w*quat.y));

// use the yaw value
// ...

你甚至可以添加一个简单的卡尔曼滤波器来缓解偏航:

CMQuaternion quat = self.motionManager.deviceMotion.attitude.quaternion;
double yaw = asin(2*(quat.x*quat.z - quat.w*quat.y));

if (self.motionLastYaw == 0) {
    self.motionLastYaw = yaw;
}

// kalman filtering
static float q = 0.1;   // process noise
static float r = 0.1;   // sensor noise
static float p = 0.1;   // estimated error
static float k = 0.5;   // kalman filter gain

float x = self.motionLastYaw;
p = p + q;
k = p / (p + r);
x = x + k*(yaw - x);
p = (1 - k)*p;
self.motionLastYaw = x;

// use the x value as the "updated and smooth" yaw
// ...

Answer 3

下面是一个示例,self.horizon当您倾斜设备时,旋转UIView 以使其与地平线保持水平.

- (void)startDeviceMotionUpdates 
{
    CMMotionManager* coreMotionManager = [[CMMotionManager alloc] init];
    NSOperationQueue* motionQueue = [[NSOperationQueue alloc] init]
    CGFloat updateInterval = 1/60.0;
    CMAttitudeReferenceFrame frame = CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryCorrectedZVertical;
    [coreMotionManager setDeviceMotionUpdateInterval:updateInterval];
    [coreMotionManager startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:frame
                            toQueue:motionQueue
                            withHandler:
     ^(CMDeviceMotion* motion, NSError* error){
         CGFloat angle =  atan2( motion.gravity.x, motion.gravity.y );
         CGAffineTransform transform = CGAffineTransformMakeRotation(angle);
         self.horizon.transform = transform;
     }];
}

这有点过于简单 - 您应该确保在您的应用中只有一个CMMotionManager实例,因此您需要预先初始化它并通过属性访问它.