Android坡度计

时间 2019-11-11

原文原文链接

艺术来源于生活，对我来讲，编程也是一门艺术。今天发布这篇技术博客，就是我跟朋友在一次登山过程当中的争论，他跟我说那座山至少45度，我说没有，最多30度。咱们彼此争论不休，因而我就想，为啥不写个手机程序来实际测量一下？因而，个人工做就开始了。android

硬件基础

由于我暂时没有笔记本，因此就用了个人ZTE-U807N做为编写平台，它虽然配置较低，但有加速度传感器就够了。算法

编程工具

我选择移动端开发工具，使用AIDE做为集成开发环境（表示它真的很强大）。编程

算法思想

加速度传感器能够测量三坐标份量，即X, Y, Z坐标。XY平面是手机平面，Z坐标垂直手机平面，手机触屏朝上Z值为正。经过简单的数学推导能够得出坡度的余弦值等于|Z|比上X、Y、Z的矢量和的模。写成公式就是以下：
g = √(X²+Y²+Z²)
cosθ = |z|/g
因而，我就可以经过Z和g得出坡度θ的值。
因为加速度传感器采样速率很快，并且测量值不许，老是会变，因此我采样滑动平均算法，将各测量份量进行积累，而后求取平均值来消除偏差，同时也能够消除手机静止时坡度数值跳变的问题。数据结构

数据结构

使用队列存储各份量数据，等数据积累完毕之后每来一个数据就出一个老数据。框架

框架编写

我须要2个界面，一个主界面，就是现地坡度；另外一个是关于界面，就是软件说明、做者等等。具体如图所示：

ide

首先在MainActivity放置一个TextView用于显示坡度。而后我给它加上一个SeekBar用于灵敏度调节，代码以下：函数

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:gravity="center"
    android:orientation="vertical"
    android:padding="20dp">
    <TextView
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:id="@+id/mainTextView1"
        android:textSize="80sp"/>
    <LinearLayout
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_width="match_parent"
        android:orientation="horizontal">
        <TextView
            android:layout_height="match_parent"
            android:text="灵敏度调节"
            android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:paddingRight="5dp"
            android:gravity="center_vertical"/>
        <SeekBar
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_width="match_parent"
            android:id="@+id/mainSeekBar1"/>
    </LinearLayout>
</LinearLayout>

其次就是关于About界面，就是做者说明、版本啊等等，而后有个按钮，按下可以返回MainActivity界面。代码以下：工具

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:gravity="center">
    <TextView
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/version"
        android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceLarge"
        android:layout_width="wrap_content"/>
    <TextView
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/copy_right"
        android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
        android:layout_width="wrap_content"/>
    <TextView
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/description"
        android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
        android:layout_width="wrap_content"/>
    <Button
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="肯定"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:id="@+id/aboutButton1"/>
</LinearLayout>

而后我要有一个设置菜单，在MainActivity类里面加入onCreateOptionsMenu函数，代码以下：开发工具

@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
    menu.add(Menu.FIRST, Menu.FIRST, Menu.FIRST, "关于").setIcon(android.R.drawable.ic_dialog_info);
    menu.add(Menu.FIRST+1, Menu.FIRST+1, Menu.FIRST+1, "退出").setIcon(android.R.drawable.ic_lock_power_off);
    return true;
}

固然要给菜单添加单击处理：this

@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
    if (item.getItemId() == Menu.FIRST) {
        /*关于界面*/
        Intent intent = new Intent();
        intent.setClass(MainActivity.this, About.class);
        startActivity(intent);
    }
    else if(item.getItemId() == Menu.FIRST + 1) {
                /*退出*/
        android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());
        finish();
    }
    return super.onOptionsItemSelected(item);
}

还有大多数软件有的连续按两次返回键退出程序：

/*long curent = 0;*/
@Override
public void onBackPressed() {
    if (System.currentTimeMillis() - current > 2000) { //若是两次按键时间大于2秒
        current = System.currentTimeMillis();
        Toast.makeText(this, "再按一次退出", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
    else {
        android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());
        finish();
    }
}

最后就是在关于界面按键可以返回到主界面的功能：

@Override
    public void onClick(View p1) {
        super.onBackPressed(); //实现按键返回上一活动
}

我偷了懒，调用父类的onBackPressed函数，就至关于按下返回键。

核心算法

首先是数据定义与初始化：

private long current;
private TextView tv = null;
private SeekBar sb = null;
private SeekListener seekl = null;  //自定义类
private SensorManager sm = null;
private Sensor as = null;
private SenListener sl = null;

/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

    current = 0;
    tv = (TextView)findViewById(R.id.mainTextView1);
    sb = (SeekBar)findViewById(R.id.mainSeekBar1);
    sb.setMax(3); //能够控制4个级别
    sb.setOnSeekBarChangeListener(seekl = new SeekListener());
    sm = (SensorManager)getSystemService(Service.SENSOR_SERVICE); //获取传感器管理器
    as = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); //获取加速度传感器
    sm.registerListener(sl = new SenListener(), as, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST); //注册传感器
    Toast.makeText(MainActivity.this, "请使手机平行于地面", Toast.LENGTH_LONG).show();
}

而后是传感器监听器的实现：

/**核心算法以及传感器监听器**/
private class SenListener implements SensorEventListener {
    private int sizeLimit; //缓冲区大小
    private Queue<Float> queX, queY, queZ; //各份量缓冲区
    private float sumX, sumY, sumZ; //和
    private float aveX, aveY, aveZ; //平均
    private float g; //矢量和
    private float gradient; //坡度
    
    SenListener() {
        sizeLimit = 100;
        queX = new LinkedList<>();
        queY = new LinkedList<>();
        queZ = new LinkedList<>();
        sumX = sumY = sumZ = 0;
    }
    
    void setLimit(int grade) {
        sizeLimit = 100 * (grade + 1); //SeekBar选择来控制缓冲区大小，据此能够调节灵敏度
    }
    
    private double grad2Deg (double grad) {
        return grad * 180 / Math.PI;
    }
    
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent p1) {
        float x, y, z;
        x = p1.values[0];
        y = p1.values[1];
        z = p1.values[2];
        
        /*滑动平均算法核心部分*/
        sumX += x;
        sumY += y;
        sumZ += z;
        queX.offer(x);
        queY.offer(y);
        queZ.offer(z);
        while (queX.size() > sizeLimit) {
            sumX -= queX.poll();
            sumY -= queY.poll();
            sumZ -= queZ.poll();
        }
        aveX = sumX / queX.size();
        aveY = sumY / queX.size();
        aveZ = sumZ / queX.size();
        g = (float)Math.sqrt(aveX * aveX + aveY * aveY + aveZ * aveZ);
        gradient = (float)Math.acos(Math.abs(aveZ) / g);
        
        tv.setText(Math.round(grad2Deg(gradient)) + "º"); //弧度转为度
    }
    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor p1, int p2) {
        // TODO: Implement this method
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        // TODO: Implement this method
        queX = queY = queZ = null;
        super.finalize();
    }
｝

结语

我最终编写出了坡度计，解决了我跟朋友的问题。我将我所想的与作的分享出来，写的也有些乱，若是有不明白的地方欢迎提问。另外，我将整个工程放到了个人百度网盘里，有兴趣的话欢迎下载，虽然是手机上建的，但它兼容Eclipse。http://pan.baidu.com/share/link?shareid=3657265547&uk=2315273780