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iOS 加速计和陀螺仪最全讲解
2018-09-21 22:34 评论:0 阅读:671 uncle鹏
ios 感应器

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一、概念

加速计:通过感知特定方向的惯性力总量,测量x,y,z轴三个方向的加速度。

陀螺仪:测量绕x、y、z三个方向的旋转的值。特性:如果保持手机平放的同时旋转它,加速计的值不会改变,此时它将是绕z轴的旋转值发生改变。顺时针旋转设备将生成负值,逆时针旋转生成正值。

二、CoreMotion框架

加速计和陀螺仪是通过Core Motion框架访问的。此框架提供了CMMotionManager等类,该类提供的所有数据都用来描述用户如何移动设备。

Core Motion获取数据的两种方式:

                     push : 实时采集所有数据,采集频率高;

                     pull : 在有需要的时候,才去采集数据;

加速计:

push:   - (void)startAccelerometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMAccelerometerHandler)handler;

pull:     - (void)startAccelerometerUpdates;

判断加速计是否可用:

@property(readonly, nonatomic, getter=isAccelerometerAvailable) BOOL accelerometerAvailable;

设置加速计采样的时间间隔:

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval accelerometerUpdateInterval; 陀螺仪:

 push:    - (void)startGyroUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMGyroHandler)handler;

 pull:       - (void)startGyroUpdates;

判断陀螺仪是否可用:

@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroAvailable) BOOL gyroAvailable;

设置陀螺仪采样的时间间隔:

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval gyroUpdateInterval; 磁力:

 push:    - (void)startMagnetometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMMagnetometerHandler)handler;

 pull:       - (void)startMagnetometerUpdates;

判断磁力是否可用:

@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroAvailable) BOOL gyroAvailable;

设置磁力采样的时间间隔:

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval magnetometerUpdateInterval 示例代码:

检测摇动

方式一:在正常使用中,3个轴上的注册值高达1.3g,但获取比该值更大的值通常需要特意施加力量。加速计不太可能注册比2.3g更大的值,所以不需要设置比该值更大的值。要检测摇动,我们可以通过检查比1.5大的绝对值来检测细微摇动,通过检查比2.0更大的值来检测强烈的摇动。

检测任何轴上的力大于2.0g的任何运动:

检测任何轴上的力大于2.0g的任何运动
我们可以实现更复杂的摇动检测,要求用户来回摇动一定次数以注册为摇动:

一定次数以注册为摇动 方式二:

还有一种检测摇动的方法,这种方法被结合到了响应者链中。iOS提供了3个类似的响应程序方法来检测动作:

动作开始时:- (void)motionBegan:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event;

动作结束时:- (void)motionEnded:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event;

动作取消时:- (void)motionCancelled:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event;(摇动期间电话振铃或其他干扰动作) 三、感知设备移动

除了获取加速度数据、陀螺仪数据和磁场数据之外,CMMotionManager还可以用于感知设备移动数据。与前获取加速度数据、陀螺仪数据、磁场数据的方式完全相同,程序可通过如下两种方式来感知设备的移动数据。

使用基于代码的方式获取设备移动数据;

使用哪个周期性主动请求的方式获取设备移动数据; 获取设备移动数据时,CMMotionManager将会返回一个CMDeviceMotion对象,该对象包含如下属性:

attitude:该属性返回设备的方位信息。该属性的分那会至是一个CMAttitude类型的对象,该对象包含roll、pitch、yaw3个欧拉角的值,通过这3个值即可获取该设备的空间方位;

rotationRate:该属性返回原始的陀螺仪信息,该属性值为CMRotationRate结构体变量,该属性值基本等同于前面介绍的陀螺仪数据;

gravity:该属性返回地球重力对该设备在X、Y、Z轴上施加的重力加速度;

userAcceleration:该属性返回用户外力对该设备在X、Y、Z轴上施加的重力加速度;

magneticField:该属性返回校准后的磁场信息。该属性值是一个CMCalibratedMagneticField结构体变量。CMCalibratedMagneticField类型的变量包括field和accuracy两个字段,其中field代表X、Y、Z、轴上的磁场强度,accuracy则代表磁场强度的精度;

四、iOS 7新增的计步器

iOS 7新增的CMStepCounter作为计步器,该计步器可以获取用户携带该设备行走的步数,iOS设备通过内置硬件来手机并存储用户行走的步数。程序通过该类即可获取用户当前行走的步数,也可查询用户行走的历史活动数据。

注意:iOS 8用 CMPedometer代替。

iOS 8新增的CMPedometer代替iOS 7的CMStepCounter作为计步器,该计步器可以获取用户携带该设备行走的步数。该类包含如下几个方法:

该方法跟CMStepCounter一样,判断计步服务是否可用:

  • (BOOL)isStepCountingAvailable;

判断计算距离是否可用:

  • (BOOL)isDistanceAvailable;

判断计算层楼测量是否可用:

  • (BOOL)isFloorCountingAvailable;

该方法进行实时测量,第一个参数是指进行实时测量的开始时间;第二个参数是block ^(CMPedometerData pedometerData, NSError error);其中pedometerData为测量数据,error为测量错误信息:

-(void)startPedometerUpdatesFromDate:(NSDate*)start withHandler:(CMPedometerHandler)handler;

停止计步服务:

-(void)stopPedometerUpdates;

第一个参数为开始时间;第二个参数为结束时间;第三个参数为block^(CMPedometerData pedometerData, NSError error);其中pedometerData为测量数据,error为测量错误信息。

-(void)queryPedometerDataFromDate:(NSDate)start toDate:(NSDate)end withHandler:(CMPedometerHandler)handler;

测量数据:CMPedometerData属性如下:

统计开始时间:@property(readonly,nonatomic)NSDate*startDate;

统计结束时间:@property(readonly,nonatomic)NSDate*endDate;

步数:@property(readonly,nonatomic)NSNumber*numberOfSteps;

推算距离:@property(readonly,nonatomic)NSNumber*distance;

上升的楼层数:@property(readonly,nonatomic)NSNumber*floorsAscended;

下降的楼层数:@property(readonly,nonatomic)NSNumber*floorsDescended; 示例代码:

五、iOS 7新增的CMMotionActivityManager

iOS新增了CMMotionActivityManager来收集、存储用户的运动数据——此处的运动数据用于反映用户当前处于步行、跑步、驾驶车辆或处于静止状态。对于导航应用而言,可通过该类获取用于当前的运动类型的改变,并根据不同的运动类型提供更精确的导航。

通过CMMotionActivityManager类,应用程序即可获取用户当前的运动数据,也可查询用户在过去某个时间段的运动数据。

CMMotionActivityManager提供了isActivityAvailable类方法来判断获取运动数据是否可用,在传统的iPhone、iPad设备上,CMMotionActivityManager暂时不可用。

使用CMMotionAcvitityManager获取实时的运动数据可通过如下方法:

-(void)startActivityUpdatesToQueue:(NSOperationQueue*)queue withHandler:(CMMotionActivityHandler)handler;

该方法的第一个参数需要传一个NSOperationQueue对象;第二个参数是一个形如^(CMMotionActivity *activity){}的代码块,该代码块中的CMMotionActivityManager参数代表用户当前的运动数据;

该方法用于停止获取运动数据:

-(void)stopActivityUpdates;

该方法用于查询历史数据,前面两个从哪回溯用于指定获取那个时间段的运动数据:

-(void)queryActivityStartingFromDate:(NSDate)start toDate:(NSDate)end toQueue:(NSOperationQueue*)queue withHandler:(CMMotionActivityQueryHandler)handler;

通过CMMotionActivityManager获取运动数据时,程序将会得到一个CMMotionActivity对象,该对象包含如下属性:

该属性返回用户是否处于静止状态:@property(readonly,nonatomic)BOOLstationary;

该属性返回用户是否正在步行:@property(readonly,nonatomic)BOOLwalking;

该属性返回用户是否正在跑步:@property(readonly,nonatomic)BOOLrunning;

该属性返回用户是否正在驾车:@property(readonly,nonatomic)BOOLautomotive;

该属性返回用户是否处于未知运动中:@property(readonly,nonatomic)BOOLunknown;

获取该运动的开始时间:@property(readonly,nonatomic)NSDate*startDate;

获取该运动的开始时间:@property(readonly,nonatomic) CMMotionActivityConfidence confidence; 示例代码:

总结:

掌握CoreMotion框架中的CMMotionManager、CMDeviceMotion,通过CMMotionManager能以代码块或主动请求的方式获取设备的加速度数据、陀螺仪数据以及磁场数据,通过CMDeviceMotion则可以感知设备移动信息。除此之外,本章还介绍了iOS 7新增的CMStepCounter和CMMotionActivityManager,其中CMStepCounter用于获取携带该设备的用户跑步的步数,而CMMotionActivityManager则用于感知设备当前的运动状态。

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