二十四、感測器

一、感測器 以工作方式分類，感測器可以分成基於硬體的感測器(hardware-based sensor)與基於軟體的感測器(software-based sensor)。 於硬體的感測器是內建在行動裝置上的實際元件，它們以直接量測特定環境因素而取得資料，例如加速計、光度計等。 基於軟體的感測器則是硬體感測器的模擬，並沒有真正的實體，它們提供的資料是取自硬體感測器，並經過運算、過濾或與其他感測器資料結合等處理而產生。

如果以感測器的功能分類，Android系統支援的感測器可以分成以下3類： 位置感測器(Position sensor)：這一類感測器量測行動裝置的實際位置，例如方位感測器(Orientation sensor)、磁力計(Magnetometer)等。 運動感測器(Motion sensor)：量測行動裝置3個軸向的加速度或角速度，例如加速計(Accelerometer)、陀螺儀(Gyroscope)等。 環境感測器(Environmental sensor)：量測行動裝置所在環境的不同環境參數，像是量測環境溫度的溫度感測器(Temperature sensor)、量測環境亮度的亮度計(Photometer)等。

二、感測器應用程式開發步驟 Android SDK提供了相當完備的感測器開發框架與介面、類別，這些介面與類別都位於「android.hardware」套件中，主要有以下幾項： SensorManager 此類別用以建立感測器服務的實體，因此是以Context的「getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE)」方法取得。

要存取指定的感測器，可以透過「getDefaultSensor(int type)」方法，或用「getSensorList(int type)」方法取得行動裝置中所有可以使用的指定型式感測器清單。 SensorManager sensorManager=(SensorManager) context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE); Sensor accelerometer=sensorManager.getDefaultSensor (Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); Sensor 此類別就表示一個感測器，提供有代表各種感測器型式的常數，以及一些可以取得感測器能力的方法。 SensorEvent 此類別是用以建立感測器事件的物件，它以欄位儲存一些與感測事件相關的資訊。

SensorEventListener 此介面的作用是在感測器量測的值發生改變，或是感測器精度發生改變時，接受系統的通知。 實作此介面時必須實作它的2個抽象方法，「onSensorChanged(SensorEvent event)」方法是感測器量測值改變時，由系統回呼的方法；「onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy)」方法是對指定感測器設定新的精度時，由系統回呼的方法。 為感測器登錄事件偵聽器時，需要設定事件的延遲(即事件觸發的頻率)，這延遲設定相當重要，設定的太頻繁會耗用太多電力，設定頻率太低則可能會降低量測的準確度。此延遲一般是藉由SensorManager類別的常數設定，可以設定的常數有：

SENSOR_DELAY_NORMAL：200000微秒，是預設的觸發頻率，適合用於偵聽螢幕方位改變的事件。 SENSOR_DELAY_UI：60000微秒，適合用於偵聽使用者介面的事件。 SENSOR_DELAY_GAME：20000微秒，適合用於偵聽遊戲中的事件。 SENSOR_DELAY_FASTEST：0微秒，表示以系統最大的能力盡快更新量測資料。

感測器使用的座標系統

感測器應用程式建置架構如下： 用「getSystemService()」方法從系統取得感測器服務的實體。 用「getDefaultSensor()」或「getSensorList()」方法取得要使用感測器的參考。 實作SensorEventListener介面，並依程式的目的設計onSensorChanged(SensorEvent event)與onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy)回呼方法。 用「registerListener()」方法登錄感測器事件的偵聽器，一般會在活動的onResume()方法中登錄偵聽器。

當不再需要使用感測器的時候，用「unregisterListener()」方法取消對感測器事件偵聽器的登錄，這一般建議放在活動的onPause()方法中處理。 SensorsList Test範例 以ListView元件顯示行動裝置上可以使用的所有感測器；當使用者敲清單上任何一個感測器，程式將以Toast物件顯示此感測器的名稱、型式(數字代碼)、製造商等訊息。 範例詳細內容請參考原書。

三、位置感測器應用 Android系統主要以地磁場感測器(geomagnetic field sensor)與方位感測器(orientation sensor)決定行動裝置的位置，另以近接感測器(proximity sensor)判斷行動裝置的螢幕有多接近一個物體。 地磁場感測器 地磁場感測器量測對地球磁場的變化，是基於硬體的感測器。

它在一個感測事件中提供3個軸向的磁場值，分別以SensorEvent. values[0]表示X軸、SensorEvent 它在一個感測事件中提供3個軸向的磁場值，分別以SensorEvent.values[0]表示X軸、SensorEvent.values[1]表示Y軸、SensorEvent.values[2]表示Z軸的磁場強度。 private SensorManager sensorManager; private Sensor sensor; ..... sensorManager = (SensorManager)getSystemService (Context.SENSOR_SERVICE); sensor = sensorManager.getDefaultSensor (Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD); …..

近接感測器 近接感測器也是基於硬體的感測器，主要作用是決定一個物體與行動裝置的距離，它在一個感測事件中，只提供一個量測值。 private SensorManager sensorManager; private Sensor sensor; ..... sensorManager = (SensorManager)getSystemService (Context.SENSOR_SERVICE); sensor = sensorManager.getDefaultSensor (Sensor. TYPE_PROXIMITY); …..

方位感測器 方位感測器可以用來偵測行動裝置相對於地磁北的位置，是基於軟體的感測器，它的資料來自加速計與地磁場感測器。方位感測器在一個感測事件中也同時提供3個軸向的方位角，分述如下： 擺動角(Yaw)，存於SensorEvent.values[0]中；是繞Z軸轉動後，行動裝置Y軸與磁北之間的夾角，以Y軸朝X軸方向轉動為正，因此當行動裝置Y軸指向磁北時，此角度為0，指向東方時為90度，值的範圍0~360。 抬頭角(Pitch)，存於SensorEvent.values[1]中；是繞X軸轉動的角度，以Y軸朝Z軸方向轉動為正，值的範圍180~-180。

滾動角(Roll)，存於SensorEvent.values[2]中；是繞Y軸轉動的角度，以Z軸朝X軸方向轉動為正，值的範圍90~-90。 private SensorManager sensorManager; private Sensor sensor; ..... sensorManager = (SensorManager)getSystemService (Context.SENSOR_SERVICE); sensor = sensorManager.getDefaultSensor (Sensor. TYPE_ORIENTATION); …..

Compass Test範例 以方位感測器的擺動角旋轉螢幕上的羅盤圖形，使羅盤的指針指向北方。 範例詳細內容請參考原書。

四、運動感測器應用 運動可以是來自使用者的操作，例如使用者搖動，這類型的運動是相對於裝置本身座標系統的運動；運動也可以是因為行動裝置所處環境造成，例如行動裝置隨著使用者移動，這類型的運動則是相對於實際環境的位置變化。

線性加速計(Linear Accelerometer) 加速計量測行動裝置在3個軸所承受的加速度，其中SensorEvent.values[0]表示X軸的值、SensorEvent.values[1]為Y軸的值、SensorEvent.values[2]為Z軸的值，量測值包括重力影響。 使用時必須指定「TYPE_ACCELEROMETER」型式常數。 線性加速計(Linear Accelerometer) 與加速計主要的差別是它的量測值已經將重力影響扣除，另外線性加速計是基於軟體的感測器。

旋轉向量感測器(Rotation Vector Sensor) 使用時必須指定「TYPE_LINEAR_ACCELERATION」型式常數。 陀螺儀(Gyroscope) 陀螺儀量測繞行動裝置3個軸旋轉的角速度，使用時必須指定「TYPE_GYROSCOPE」型式常數。 旋轉向量感測器(Rotation Vector Sensor) 當行動裝置繞它的一個軸旋轉一個角度時，旋轉向量感測器的量測值是以此軸和角度的組合表示裝置的方位，分別以x×sin(θ/2)、y×sin(θ/2)、z×sin(θ/2)表示，其中旋轉向量的大小為「sin(θ/2)」。其座標系統定義如下：

重力感測器(Gravity Sensor) X為Y和Z的向量積(外積)，與裝置目前位置地表相切且指向東方。 Y與裝置目前位置地表相切且指向北方。 Z與裝置目前位置地表垂直且指向天空。 使用時必須指定「TYPE_ROTATION_VECTOR」型式常數。 重力感測器(Gravity Sensor) 以3維向量指示重力的方向與大小，使用時必須指定「TYPE_GRAVITY」型式常數。 RollingBall Test範例 用加速計做個簡單方向控制的展示。

一開始有一個球位於螢幕中央，當使用者轉動行動裝置時，這個球會朝向行動裝置低的位置滾動。 範例詳細內容請參考原書。

五、環境感測器應用 Android系統提供的環境感測器共有5種：行動裝置溫度感測器(量測裝置本身的溫度)、環境溫度感測器(量測裝置四周的環境溫度)、相對濕度感測器、壓力感測器與光度計。 共同特性是，它們都是基於硬體的感測器，而且在一個感測事件中只提供一筆資料，但仍然是以陣列的形式提供。

SensorManager為各感測器定義的型式常數如下： 裝置溫度感測器：TYPE_TEMPERATURE 環境溫度感測器：TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE 相對濕度感測器：TYPE_RELATIVE_HUMIDITY 壓力感測器：TYPE_PRESSURE 光度計：TYPE_LIGHT LightSensor Test範例 是單純的展示光度計的使用。 範例詳細內容請參考原書。