iOS 加速计和陀螺仪
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:
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:
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、yaw 3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,该计歩器可以获取用户携带该设备行走的步数, iOS设备通过手机内置硬件来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,判断计步器服务是否可用:
+ (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:
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: