Win8传感器—加速度计、陀螺仪、指南针

今天整理一下上周做的有关传感器的东西；

做的这个项目是MFC的，vs2010，但是运行平台是带win8系统的平板，win8还是完全支持MFC的。surface和tablet2，最近测试发现surface和tablet2性能相差很大，surface快很多，而且今天tablet2触屏都坏掉了，真是中看不中用，关键自己写的调用摄像头还不能调节分辨率。。。ps:只有平板设备上有传感器这些东西，笔记本什么的都没有。

又扯远了，关于这个项目的东西前面的博客也介绍过了，下面直接开始说加速度计吧。

1 加速度计

加速度计传出的参数是3个，分别代表了XYZ三个方向上的加速度值，单位是g（9.8N/kg）。

当平板处于静止状态的时候，总的加速度值为g（只受到重力加速度），而当平板的XY轴正好与大地面水平时，则输出的XY方向加速度为0，Z方向加速度为g。

下面是我在网上找的几个图，形象化描述了加速度计运作的原理：

图1：假设了一个完全不受重力的情况下，加速度计中的小球悬浮，对周围的墙没有任何压力（xyz三个轴的数据为0）

图2：这张图就是我刚刚表达的特殊情况，当平板完全与水平地面平行静止，加速度计仪器中的小球（假设）如这张图情况，重力完全在Z轴，Z轴输出的值为1g。

图3：一般情况下，我们拿着平板的时候都是稍微有点倾斜的，那么总的重力加速度1g分配到了3个轴方向上，就如这张图，分配到了x负方向上0.71g和z负方向上0.71g。

计算倾斜角
通过以上分析，我们通过传感器接口得到3轴方向上的加速度值，通过数学运算，是可以获得平板坐标系轴的倾斜角的。但是前提是没有其他加速度影响，受力平衡（静止）！

根据加速度值获得角度值的数学公式也很容易推导，下图中R的方向为重力的方向（铅垂方向），各个轴对应的加速度值为Rx、Ry、Rz首先可以算出各个轴与重力方向所成的夹角：

X轴与重力方向夹角: xAngle = arctan(sqrt(Ry*Ry + Rz*Rz) / Rx);

Y轴与重力方向夹角: yAngle = arctan(sqrt(Rx*Rx + Rz*Rz) / Ry);

Z轴与重力方向夹角: ZAngle = arctan(sqrt(Rx*Rx + Ry*Ry) / Rz);

为了得到角度即为倾斜角和横滚角，经过调试，得到正确的公式如下：

倾斜角 = -atan2(Rx,sqrt(Ry*Ry + Rz*Rz))*180.0/π；

横滚角 = atan2(sqrt(Rx*Rx + Ry*Ry),Rz))*180.0/π；

陀螺仪的作用

通过加速度计我们已经得到了X Y Z的倾角，但是前两天查阅的资料发现，很多应用都还要用到陀螺仪，例如3维模拟设备的移动情况，坐标轴中显示物体倾斜角的变化等。这些地方用到陀螺仪是为了让模型更吻合，让曲线运动更平滑。其实得到的倾斜角度在运动的瞬间也是更准确的。

加速度计的数据不是100%准确的。因为加速度计只有在静止情况下的数据才是较为准确的，可以不借助陀螺仪，在计算的时候假设了只有竖直向下重力加速度。

3指南针

指南针其实是传感器中最简单的了，因为它不用通过任何计算，得到的值就是与磁北或真北的夹角，但是这个问题整整困扰了我一个多星期，直到今天才解决。

指南针传感器的类别是：SENSOR_CATEGORY_ORIENTATION，平板设备上有的是SENSOR_TYPE_COMPASS_3D.得到值有很多，具体可以参考：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dd318987(v=vs.85).aspx

好吧，，，更新一下，

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通过微软提供的Compass接口获得的值一直是不准确的，偶尔准确。。。。

下载了一些Win8的应用，指南针的值也是不准确的。

联系了联想的客服，客服看了这些应用也觉得不准确，但是他们坚持说自己平板电脑上的硬件没有问题。。。

无语，也就是目前win8平板上，指南针的问题还是没有解决。。

2013-07-10 by sun

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