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我的目标是制作一个可以在骑自行车时测量道路质量的 Android 移动应用程序 (SDK16+)。

我找到了一个适用于 Android 的传感器融合演示，我认为它会为我完成所有测量。

当手机未固定在某个方向时，如何仅获得垂直移动？

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问题

这里的问题是你有两个坐标系统，你的设备的 dx、dy、dz 和你周围世界的 wX、wY、wZ。当您移动设备时，两者之间的关系会发生变化。

提出问题的另一种方法是说：

给定一个传感器读数 [dx, dy, dz]，我如何找到与 wZ 平行的读数分量？

一个解法

幸运的是，方向传感器（例如 Android 自己的ROTATION_VECTOR传感器）为这两个坐标系之间的转换提供了工具。

例如，ROTATION_VECTOR传感器的输出以轴角表示的形式出现，表示您的设备从固定在世界框架中的某个“基础”旋转（另请参见：四元数）。

Android 提供了方法SensorManager#getRotationMatrixFromVector(float[] R, float[] rotationVector)，该方法从传感器获取轴角表示并将其转换为旋转矩阵。旋转矩阵用于将一个参考系中给定的向量转换为另一个参考系（在本例中为 [ World -> Device ]）。

现在，您想将设备框架中的测量值转换为世界框架吗？没问题。旋转矩阵的一个很好的特点是旋转矩阵的逆是相反变换的旋转矩阵（在我们的例子中是[设备->世界]）。另一个更有趣的事情是旋转矩阵的逆矩阵只是它的转置。

因此，您的代码可以遵循以下行：

public void findVerticalComponentOfSensorValue() {
    float[] rotationVectorOutput = ... // Get latest value from ROTATION_VECTOR sensor
    float[] accelerometerValue = ... // Get latest value from ACCELEROMETER sensor

    float[] rotationMatrix = new float[9]; // Both 9 and 16 works, depending on what you're doing with it
    SensorManager.getRotationMatrixFromVector(rotationMatrix, rotationVectorOutput);

    float[] accelerationInWorldFrame = matrixMult(
            matrixTranspose(rotationMatrix), 
            accelerometerValue); 
    // Make your own methods for the matrix operations or find an existing library

    accelerationInWorldFrame[2] // This is your vertical acceleration
}

现在，我并不是说这是最好的解决方案，但它应该做你所追求的。

免责声明

将使用传感器融合的设备（包括磁力计）绑在金属框架上可能会产生不一致的结果。由于您的指南针方向在这里无关紧要，我建议使用不涉及磁力计的传感器融合方法。

于 2015-07-08T13:07:41.783 回答