Android 如何获取设备相对于世界的orientation 实现类似Google Maps的罗盘功能

仅靠加速度传感器无法获取到相对于世界坐标系的方位角，这类传感器只能输出设备自身的俯仰、滚转参数，要得到类似Google Maps的朝向数据，你需要使用Android系统的复合传感器或者同时结合加速度、地磁传感器做计算，具体实现方式如下：

方案一：使用旋转矢量传感器（推荐，Google Maps采用该方案） #

旋转矢量传感器是系统自带的融合传感器，会自动结合加速度计、地磁计、陀螺仪的输出做滤波校准，精度更高、漂移更小，不需要自己实现复杂的传感器融合算法。
具体实现步骤：

• 获取系统传感器管理器实例
  val sensorManager = getSystemService(SENSOR_SERVICE) as SensorManager
• 获取旋转矢量传感器实例
  val rotationSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ROTATION_VECTOR)
• 注册传感器事件监听器，在onSensorChanged回调中处理数据：
  1. 先将传感器返回的旋转矢量转换为旋转矩阵

  val rotationMatrix = FloatArray(9)
  SensorManager.getRotationMatrixFromVector(rotationMatrix, event.values)
  

  2. 将旋转矩阵转换为朝向参数数组

  val orientationArr = FloatArray(3)
  SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationArr)
  

• 最终你需要的朝向值为orientationArr[0]，该值单位为弧度，转角度可调用Math.toDegrees(orientationArr[0])，范围是-180°~180°：0°代表指向地磁北，90°指向东，-90°指向西，±180°指向南。

方案二：自行组合加速度计+地磁计计算 #

如果你需要自定义传感器融合逻辑，可以采用该方案：

• 分别注册加速度传感器、地磁传感器的监听，实时保存两类传感器的输出数据gravityValues、magneticValues
• 调用系统接口生成旋转矩阵：
  SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, gravityValues, magneticValues)
• 后续和方案一相同，调用getOrientation接口即可得到朝向参数

注意事项 #

• Android 6.0及以上版本需要申请ACCESS_FINE_LOCATION权限才能正常获取地磁朝向数据，否则返回的角度值无效
• 地磁传感器容易受周边电子设备干扰，可在应用中提示用户按8字轨迹晃动设备校准传感器，减少角度漂移
• 如果需要指向真北而非地磁北，可结合当前定位的地磁偏角参数对得到的方位角做修正

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ziv Sion