android加速传感器 Android传感器
Android传感器
传感器
传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。
主要功能
常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：
光敏传感器——视觉
声敏传感器——听觉
气敏传感器——嗅觉
化学传感器——味觉
压敏、温敏、
流体传感器——触觉
敏感元件的分类：
物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。
常用传感器介绍与用法
Android平台支持三个大类的传感器
Motion sensors（运动传感器）
这些传感器测量加速力，并沿三个轴的旋转力。此类别包括加速度计，重力感应器， 陀螺仪和旋转矢量传感器。
Environmental sensors （环境传感器）
这些传感器测量各种环境参数，例如环境空气温度和压力，照明和湿度。此类别包括气压计，光度计，和温度计。
PosiTIon sensors （位置传感器）
这些传感器测量设备的物理位置。这个类别包括方向传感器和磁力计。
传感器实现流程
第一步：得到SensorManager
SensorManager mSensorManager = （SensorManager） mContext
.getSystemService（Context.SENSOR_SERVICE）;12
第二步：注册传感器
Sensor sensor = mSensorManager
.getDefaultSensor（Sensor.TYPE_ACCELEROMETER）;
if （null ！= sensor）
mSensorManager.registerListener（this， sensor，
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL）;12345
registerListener这个方法有三个参数。
第一个参数是传感器数据变化的监听器
我们需要去实现SensorEventListener接口，他里面有两个回调方法，
@Override
public void onSensorChanged（SensorEvent event） {
//当传感器的数值发生变化时调用
}
@Override
public void onAccuracyChanged（Sensor sensor， int accuracy） {
//传感器的精度发生变化时调用
}123456789
onSensorChanged方法只有一个SensorEvent类型的参数event，其中SensorEvent类有一个values变量非常重要，该变量的类型是float［］。但该变量最多只有3个元素，而且根据传感器的不同，values变量中元素所代表的含义也不同。
关于values值的详细含义请看参考文章！！！
第二个参数是我们需要监听的传感器
Sensor sensor = mSensorManager.getDefaultSensor（Sensor.TYPE_ACCELEROMETER）;1
Sensor.TYPE_ACCELEROMETER则是Android设定传感器类型，这里是指加速度传感器，
第三个参数是传感器数据更新数据的速度
有以下四个值可选，他们的速度是递增的
SENSOR_DELAY_UI
SENSOR_DELAY_NORMAL
SENSOR_DELAY_GAME
SENSOR_DELAY_FASTEST
传感器的注销
//注销所有传感器对象
public voidunregisterListener（SensorEventListener listener）
//注销指定的传感器对象
public voidunregisterListener（SensorEventListener listener， Sensor sensor）1234
sensor的获取依旧是通过SensorManager.getDefaultSensor（）方法。
获得手机支持的所有传感器
Listsensors = sensorManager.getSensorList（Sensor.TYPE_ALL）;1
Android传感器类型表
加速度传感器：TYPE_ACCELEROMETER
以m/s2测量它设备所有三个物理轴线方向（x，y，和z）加速度。
周围温度传感器：TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE
检测周围空气温度。
重力传感器：TYPE_GRAVITY
测量重力
陀螺仪传感器：TYPE_GYROSCOPE
以rad/s测量设备三个物理轴线方向（x，y，和z）。旋转速度。
光照传感器：TYPE_LIGHT
以lx测量周围的光线级别。
线性加速度传感器：TYPE_LINEAR_ACCELERATION
检测沿着一个轴向的加速度。
磁力传感器：TYPE_MAGNETIC_FIELD
测量周围的三个物理轴线方向的磁场。
方向传感器： TYPE_ORIENTATION
测量设备所有三个物理轴线方向（x，y和x）的旋转角度。
压力传感器：TYPE_PRESSURE
测量周围空气气压
接近传感器：TYPE_PROXIMITY
检测物体与手机的距离
相对湿度传感器：TYPE_RELATIVE_HUMIDITY
检测周围空气相对湿度
旋转矢量传感器：TYPE_ROTATION_VECTOR
用于检测运动和检测旋转。
温度传感器： TYPE_TEMPERATURE
检测设备的温度
传感器使用实践
这里以方向传感器为例
方向传感器的获取方式
Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor（Sensor.TYPE_ORIENTATION）;1
上面这个，对，已经被google弃用了，了解就好。
Android中的坐标系
自己画的有点丑，将就着看吧，Z轴默认垂直于地面，所谓获取的三个Values数组即对应手机与Z，Y，X形成的夹角，后面会说明，
前面说了，TYPE_ORIENTATION已被弃用，那么最新的方向传感器是如何做的呢？
事实上，Android 获取手机旋转的方向和角度是通过加速度传感器和地磁传感器共同计算得出的
OK，我们这时候是需要同时使用两个传感器的，看代码
Sensor accelerometerSensor = sensorManager.getDefaultSensor（Sensor.
TYPE_ACCELEROMETER）;
Sensor magneticSensor = sensorManager.getDefaultSensor（Sensor.
TYPE_MAGNETIC_FIELD）;
sensorManager.registerListener（listener， accelerometerSensor，
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME）;
sensorManager.registerListener（listener， magneticSensor，
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME）;12345678
同时使用了加速度传感器和地磁传感器
获取旋转矩阵数组R
SensorManager.getRotationMatrix（R， null， accelerometerValues， magneticValues）;1
获取手机旋转数据
SensorManager.getOrientation（R， values）;1
values 是一个长度为 3 的 float 数组，手机在各个方向上的旋转数据都会被存放到这个数组当中。
对应关系：
values［0］-》Z轴、values［1］-》X轴、values［2］-》Y轴
values［0］的取值范围是-180到180 度，其中±180 度表示正南方向，0 度表示正北方向，-90 度表示正西方向，90 度表示正东方向，如图
所谓，实践是检验真理的唯一标准，这是我检测后自行画的，大家看一下就明白该怎么根据获取到的角度来做对应的处理了
一个完整的方向传感器封装类
public class DirectionSensorUtils implements SensorEventListener {
private SensorManager sensorManager;
float［］ accelerometerValues = new float［3］;
float［］ magneticValues = new float［3］;
float lastRotateDegree;
private ImageView compassImg;//指南针背景图
public DirectionSensorUtils（Context context ， ImageView compassImg） {
sensorManager = （SensorManager） context.getSystemService（Context.SENSOR_SERVICE）;
this.compassImg = compassImg;
}
//注册传感器
public void registerSensor（）{
Sensor accelerometerSensor = sensorManager.getDefaultSensor（Sensor.
TYPE_ACCELEROMETER）;
Sensor magneticSensor = sensorManager.getDefaultSensor（Sensor.
TYPE_MAGNETIC_FIELD）;
sensorManager.registerListener（this， accelerometerSensor，
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME）;
sensorManager.registerListener（this， magneticSensor，
SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME）;
}
//解除传感器注册
public void unregisterSensor（）{
if （sensorManager ！= null） {
sensorManager.unregisterListener（this）;
}
}
@Override
public void onSensorChanged（SensorEvent event） {
// 判断当前是加速度传感器还是地磁传感器
if （event.sensor.getType（） == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER） {
// 通过clone（）获取不同的values引用
accelerometerValues = event.values.clone（）;
} else if （event.sensor.getType（） == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD） {
magneticValues = event.values.clone（）;
}
//获取地磁与加速度传感器组合的旋转矩阵
float［］ R = new float［9］;
float［］ values = new float［3］;
SensorManager.getRotationMatrix（R， null， accelerometerValues，
magneticValues）;
SensorManager.getOrientation（R， values）;
//values［0］-》Z轴、values［1］-》X轴、values［2］-》Y轴
//使用前请进行转换，因为获取到的值是弧度，示例如下
// Math.toDegrees（values［0］）;
// Math.toDegrees（values［1］）;
// Math.toDegrees（values［2］）;
handleEvent（values）;
}
public void handleEvent（float［］ values）{
// 这里实现了一个指南针
float rotateDegree = -（float） Math.toDegrees（values［0］）;
if （Math.abs（rotateDegree - lastRotateDegree） 》 1） {
RotateAnimation animation = new RotateAnimation
（lastRotateDegree， rotateDegree， Animation.RELATIVE_TO_SELF， 0.5f， Animation.
RELATIVE_TO_SELF， 0.5f）;
animation.setFillAfter（true）;
compassImg.startAnimation（animation）;
lastRotateDegree = rotateDegree;
}
}
@Override
public void onAccuracyChanged（Sensor sensor， int accuracy） {
}
}
手机加速度计数据可被随意读取，iOS关不掉权限，安卓这次能限制
行早 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
现在App泄露信息已经不是什么新鲜事了，手机存储，应用列表，定位，剪切板……
不过这些都可以通过权限管理关掉。
但是有一样权限请求无法关闭，甚至你的数据被访问了App也不会通知你。
它和被封装在核心运动框架（Core Motion Framework）里的加速度计 有关。
近期，一位iOS开发者Tommy Mysk发现并测试了加速度计的数据被读取的情况，在社交媒体上引发热议。
除了加速度计，核心运动框架中还有陀螺仪，气压计等高精度的测量设备。它们的数据可以用于很多应用程序。
而这次，以隐私保护著称的iOS在这个点上似乎疏漏了。
Tommy发现，目前iOS允许任何已安装的应用程序在未经用户明确许可的情况下访问加速度计数据。
核心运动模块大有文章
不过就凭加速度计，能有什么用？
你很难想象，凭借你的加速度数据，配合核心运动模块中的陀螺仪等设备，可以收集到非常精准的信息。
首先，不同的运动状态都会有不同的加速度变化分布。
因此，加速度可以反映出你持握手机的方式，是站是卧，是走路还是骑车，以及计步。
虽然iPhone上的计步器受系统权限保护，但是很多计步算法可以直接访问加速度数据，用来估测你的步数。
其次，当你拿着手机时，加速度计可以检测到身体的轻微振动，这部分数据可以用来检测心率，甚至还能预测心率。
飞利浦和布里斯托大学的研究人员就曾在Arxiv上发表过一篇相关论文，只使用传感器数据，通过算法预测心率。
还有，在公交车或者地铁上无聊怎么办？刷刷社交软件？
也会有泄露风险。
假如同一辆车上的乘客也打开了和你一样的应用，如果这个软件读取加速度数据的话，就能确定你们两个有同样的振动模式，例如起步，左转，刹车。
即使你关闭了定位权限，如果另一个人没有关闭，就可以通过他的位置确定你的位置，在哪一趟公交车或者地铁上。
更可怕的是，加速度计还可以根据扬声器的声波振动逆向还原出你的声音。
而如果应用需要更高的采样频率，则必须声明权限：
文章发表在信息安全四大会议之一NDSS上，证实了此类攻击的可行性及其严重性。
总结起来，加速度计能反映的信息几乎涉及方方面面……
App实测
Tommy还实际检测了Facebook等App读取加速度计数据的情况。
把iPhone连接到Xcode上打开控制台后：就一直在读取加速度计数据。
不过，虽然加速度数据的读取无孔不入，但是也有解决办法。
目前App只能在前台访问加速度计数据，iOS会阻止后台应用读取数据。
从前台退出后，读取行为就停止了：
所以用完App后及时清理前台是一个不错的办法。
对于安卓用户来说，安卓系统在Android 12中对加速度计，陀螺仪和地磁场传感器的采样率做出了限制：
虽然没有彻底解决，但是已经能对采集加速度数据还原语音等行为作出限制。
因为人声一般在85Hz以上，而传感器采样率限制为200Hz以下的话，能完整恢复的语音信号会限制在100Hz以下。
这样能采集到的有用信息就比较少了。
而如果应用需要更高的采样频率，则必须声明权限：
不过，针对Tommy小哥提出的这个问题，也有人发表不同的意见。
比如有网友就提出，关键还是准确率如何：
现在“电脑能预测……”这类的文章可太多了，实际上任何信息都能预测点什么东西，通常只比瞎猜好一点点……
另一个高赞评论则表示：
定位和活动监测还是很可信的，但是像泄露心率，还原声音这样的场景不太能说服我，不过能知道有这种事还是挺好的。
你怎么看呢？
参考链接：
[1]https://www.mysk.blog/2021/10/24/accelerometer-ios/[2]https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3309074.3309076[3]https://icsr.zju.edu.cn/news/images/319.html
— 完 —
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