iOS的加速計和陀螺儀

一、CoreMotion框架介紹

我們知道有一些iOS的應(yīng)用,會有一些特殊的要求,比如:

  • 電子羅盤指南針之類的應(yīng)用:讓我們知道方向。
  • 運動類型軟件:讓我們知道我們跑步多少公里。
  • 社交軟件中的搖一搖功能。
  • 游戲中扮演角色類中根據(jù)設(shè)備的晃動等進(jìn)行操作。

其實,他們多半是使用了iOS中的一個核心運動框架CoreMotion.framework

使用iOS提供給我們的CoreMotion框架,主要是為了訪問加速度計和陀螺儀的相關(guān)數(shù)據(jù)。
它不僅僅提供給你獲得實時的加速度值和旋轉(zhuǎn)速度值,更重要的是,蘋果在其中集成了很多算法,可以直接給你輸出把重力加速度分量剝離的加速度,省去你的高通濾波操作,以及提供給你一個專門的設(shè)備的三維位置信息。

傳感器介紹:

加速度計:
加速度計的原理很簡單,現(xiàn)在手機里面基本配備的都是3維線傳感器,也就是說,用來測量x,y,z三個軸上的加速力。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力,就好比地球引力,也就是重力。

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陀螺儀:
陀螺儀的主要作用,是基于角動量守恒的理論,沿著某個特定的坐標(biāo)軸測量旋轉(zhuǎn)速率。在使用中,陀螺儀的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時,始終指向一個固定的方向,當(dāng)運動物體的運動方向偏離預(yù)定方向時,陀螺儀就可以感受出來。

1795722-b93020a639168c7e.png

二、CoreMotion使用

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CoreMotion主要負(fù)責(zé)三種數(shù)據(jù):

加速度值CMAccelerometerData
陀螺儀值CMGyroData
設(shè)備motion值CMDeviceMotion

實際上,這個設(shè)備motion值就是通過加速度和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行變換算出來的

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CMDeviceMotion屬性介紹:

attitude:通俗來講,就是告訴你手機在當(dāng)前空間的位置和姿勢
gravity:重力信息,其本質(zhì)是重力加速度矢量在當(dāng)前設(shè)備的參考坐標(biāo)系中的表達(dá)
userAcceleration:加速度信息
rotationRate:即時的旋轉(zhuǎn)速率,是陀螺儀的輸出

使用CoreMotion的步驟:

初始化CMMotionManager管理對象
調(diào)用管理對象的對象方法獲取數(shù)據(jù),有2種方式
處理數(shù)據(jù)
當(dāng)你不需要使用的時候,停止獲取數(shù)據(jù)

-(void)stopAccelerometerUpdates;//停止獲取加速度計數(shù)據(jù)
-(void)stopGyroUpdates;//停止獲取陀螺儀數(shù)據(jù)
-(void)stopDeviceMotionUpdates;//停止獲取設(shè)備motion數(shù)據(jù)

在CoreMotion中有2種獲取數(shù)據(jù)方式:

  • Push方式:
    提供一個線程管理器NSOperationQueue和一個回調(diào)Block,CoreMotion自動在每一個采樣數(shù)據(jù)到來的時候回調(diào)這個Block,進(jìn)行處理。在這種情況下,Block中的操作會在你自己的主線程內(nèi)執(zhí)行。
  • Pull方式:
    你必須主動去向CMMotionManager要數(shù)據(jù),這個數(shù)據(jù)就是最近一次的采樣數(shù)據(jù)。你不去要,CMMotionManager就不會給你。

加速度計使用Pull方式獲取:

- (void)useAccelerometerPull{
    //初始化全局管理對象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷加速度計可不可用,判斷加速度計是否開啟
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && [manager isAccelerometerActive]){
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        //開始更新,后臺線程開始運行。這是Pull方式。
        [manager startAccelerometerUpdates];
    }
    //獲取并處理加速度計數(shù)據(jù)
    CMAccelerometerData *newestAccel = self.motionManager.accelerometerData;
    NSLog(@"X = %.04f",newestAccel.acceleration.x);
    NSLog(@"Y = %.04f",newestAccel.acceleration.y);
    NSLog(@"Z = %.04f",newestAccel.acceleration.z);
}

加速度計使用Push方式獲取:

- (void)useAccelerometerPush{
    //初始化全局管理對象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷加速度計可不可用,判斷加速度計是否開啟
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && [manager isAccelerometerActive]){
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //Push方式獲取和處理數(shù)據(jù)
        [manager startAccelerometerUpdatesToQueue:queue
                 withHandler:^(CMAccelerometerData *accelerometerData, NSError *error)
         {
             NSLog(@"X = %.04f",accelerometerData.acceleration.x);
             NSLog(@"Y = %.04f",accelerometerData.acceleration.y);
             NSLog(@"Z = %.04f",accelerometerData.acceleration.z);
         }];
    }
}

陀螺儀使用Push方式獲取,Pull方式就不列出來了,和加速度計使用相似:

- (void)useGyroPush{
    //初始化全局管理對象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷陀螺儀可不可以,判斷陀螺儀是不是開啟
    if ([manager isGyroAvailable] && [manager isGyroActive]){

        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.gyroUpdateInterval = 0.01;
        //Push方式獲取和處理數(shù)據(jù)
        [manager startGyroUpdatesToQueue:queue
                             withHandler:^(CMGyroData *gyroData, NSError *error)
        {
            NSLog(@"Gyro Rotation x = %.04f", gyroData.rotationRate.x);
            NSLog(@"Gyro Rotation y = %.04f", gyroData.rotationRate.y);
            NSLog(@"Gyro Rotation z = %.04f", gyroData.rotationRate.z);
        }];
    }
}
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