可用于手机中的传感器有多少种?各自有什么特点?

2020-09-03 17:31:29分类:技术专题3109

  手机中的指南针系统你知道用了多少种传感器组合吗?从安卓5.0开始,罗盘系统就开始在方向传感器上增加其他传感器,到目前为止,罗盘不受到干扰,手机罗盘中使用到了越来越多的传感器,包括那么这些传感器你认识吗?这些传感器有什么特点?


传感器

  1、加速度传感器

  加速度传感器又叫G-sensor,获取的是x、y、z三轴的加速度数值。

  该数值包含地心引力的影响,单位是m/s^2。

  将手机平放在桌面上,x轴默认为0,y轴默认0,z轴默认9.81。

  将手机朝下放在桌面上,z轴为-9.81。

  加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品,市场上的加速度传感器种类很多。手机中常用的加速度传感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围,采用I2C或SPI接口和MCU相连,数据精度小于16bit。

  2、磁力传感器

  磁力传感器简称为M-sensor,返回x、y、z三轴的环境磁场数据。

  该数值的单位是微特斯拉(micro-Tesla),用uT表示。也可以是高斯(Gauss),1Tesla=10000Gauss。

  硬件上一般没有独立的磁力传感器,磁力数据由电子罗盘传感器提供(E-compass)。电子罗盘传感器在提供磁力传感器数据的同时,还能提供方向传感器数据。

  3、方向传感器

  方向传感器简称为O-sensor,返回三轴的角度数据,方向数据的单位是角度。

  如上所述,电子罗盘E-compass在获取到G-sensor的数据之后,经过计算生产O-sensor数据以及M-sensor数据。

  O-sensor提供三个数据,分别为azimuth、pitch和roll。

  azimuth:方位,返回水平时磁北极和Y轴的夹角,范围为0°至360°。0°=北,90°=东,180°=南,270°=西。

  pitch:x轴和水平面的夹角,范围为-180°至180°。当z轴向y轴转动时,角度为正值。

  roll:y轴和水平面的夹角,由于历史原因,范围为-90°至90°。当x轴向z轴移动时,角度为正值。

  电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准,通常可用8字校准法。8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动,原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。

  4、陀螺仪传感器

  陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor,返回x、y、z三轴的角加速度数据。

  角加速度的单位是radians/second。

  根据Nexus S手机实测:

  水平逆时针旋转,Z轴为正。

  水平逆时针旋转,z轴为负。

  向左旋转,y轴为负。

  向右旋转,y轴为正。

  向上旋转,x轴为负。

  向下旋转,x轴为正。

  5、重力传感器

  重力传感器简称GV-sensor,输出重力数据。

  在地球上,重力数值为9.8,单位是m/s^2。

  坐标系统与加速度传感器相同。

  当设备复位时,重力传感器的输出与加速度传感器相同。

  6、线性加速度传感器

  线性加速度传感器简称LA-sensor。

  线性加速度传感器是加速度传感器减去重力影响获取的数据。

  单位是m/s^2,坐标系统与加速度传感器相同。

  加速度传感器、重力传感器和线性加速度传感器的计算公式如下:

  加速度 = 重力 + 线性加速度。

  7、旋转矢量传感器

  旋转矢量传感器简称RV-sensor。

  旋转矢量代表设备的方向,是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。

  RV-sensor输出三个数据:

  x*sin(theta/2)

  y*sin(theta/2)

  z*sin(theta/2)

  sin(theta/2)是RV的数量级。

  RV的方向与轴旋转的方向相同。

  RV的三个数值,与cos(theta/2)组成一个四元组。

  RV的数据没有单位,使用的坐标系与加速度相同。

  举例:

  sensors_event_t.data[0] = x*sin(theta/2)

  sensors_event_t.data[1] = y*sin(theta/2)

  sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)

  sensors_event_t.data[3] = cos(theta/2)

  GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出,需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。

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