如何获取加速度计、陀螺仪和磁力计的数据？它们的单位是什么？ - 问题详情 - 创脉思

解读

国内面试中，这道题考察的是“传感器框架”这一基础但高频的模块。面试官想确认三件事：

你是否真的在真机上用过 SensorManager，而不是只看过文档；
你是否理解三种物理量的工程含义，避免把“加速度 9.8”当成异常值；
你是否具备“采样率+功耗”意识，因为国内厂商对后台功耗极度敏感，直接决定你的代码能否过 CTS 和厂商功耗测试。

因此，回答时要给出“注册—采样—换算—释放”完整闭环，并主动把单位、量程、坐标系、采样率、功耗、后台限制这些点一次讲清，体现“工程落地”经验。

知识点

SensorManager 获取与注册：
- getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) → registerListener(listener, sensor, rateUs, handler)
- 采样率等级：SENSOR_DELAY_FASTEST / GAME / UI / NORMAL，对应 0 μs、20 000 μs、60 000 μs、200 000 μs，实际值由 HAL 层和厂商配置决定。
三种传感器类型：
- TYPE_ACCELEROMETER：硬件加速度计，单位 m/s²，含重力分量。
- TYPE_GYROSCOPE：硬件陀螺仪，单位 rad/s，逆时针为正，遵循右手定则。
- TYPE_MAGNETIC_FIELD：硬件磁力计，单位 μT（微特斯拉），1 μT = 0.01 G（高斯）。
事件回调：
- onSensorChanged(SensorEvent event)：values[0~2] 分别对应 X/Y/Z 轴，坐标系与手机自然方向绑定，与屏幕旋转无关。
- onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy)：ACCURACY_HIGH / MEDIUM / LOW / UNRELIABLE，国内部分机型在金属环境会频繁回调 UNRELIABLE，需做降级处理。
后台限制（国内重点）：
- Android 9 以后后台应用无法接收 ≥200 Hz 连续采样；
- 部分厂商（华为、OPPO）在息屏 5 min 后强制降频到 5 Hz，甚至直接 unregister；
- 若需高频率实时数据，必须前台 Service + 可见通知，否则会被系统或管家杀掉。
资源释放：
- 在 onPause() / onDestroy() 中必须 unregisterListener，否则会被标记为“传感器泄露”，导致应用耗电异常告警，无法上架国内商店。
单位换算与校准：
- 加速度：event.values[i] 直接就是 m/s²，重力分量 9.8 无需再乘；
- 陀螺仪：rad/s 转 deg/s 乘 180/π；
- 磁力计：μT 转 mT 乘 0.001，国内地图 SDK 一般要求 μT 级输入。

答案

第一步，获取系统服务并检查硬件是否存在：

val sm = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
val acc = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)
val gyr = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE)
val mag = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD)
if (acc == null || gyr == null || mag == null) {
    // 国内低端机可能缺陀螺仪，需降级或提示用户
}

第二步，定义监听并注册，采样率根据业务选择：

val listener = object : SensorEventListener {
    override fun onSensorChanged(e: SensorEvent) {
        when (e.sensor.type) {
            Sensor.TYPE_ACCELEROMETER -> {
                val x = e.values[0]   // m/s²
                val y = e.values[1]
                val z = e.values[2]
            }
            Sensor.TYPE_GYROSCOPE -> {
                val wx = e.values[0]  // rad/s
                val wy = e.values[1]
                val wz = e.values[2]
            }
            Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD -> {
                val bx = e.values[0]  // μT
                val by = e.values[1]
                val bz = e.values[2]
            }
        }
    }
    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        if (accuracy == SensorManager.SENSOR_STATUS_UNRELIABLE) {
            // 国内金属支架场景极易触发，需提示用户校准
        }
    }
}
// 注册：前台 UI 线程用 GAME 级别，后台高频率任务用 FASTEST + 前台 Service
sm.registerListener(listener, acc, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME)
sm.registerListener(listener, gyr, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME)
sm.registerListener(listener, mag, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME)

第三步，在生命周期结束时必须释放：

override fun onPause() {
    super.onPause()
    sm.unregisterListener(listener)
}

单位总结：
加速度计：m/s²（含重力 9.8）；
陀螺仪：rad/s；
磁力计：μT。

拓展思考

虚拟传感器与融合：
国内很多入门机砍掉陀螺仪，但系统仍提供 TYPE_GRAVITY、TYPE_LINEAR_ACCELERATION、TYPE_ROTATION_VECTOR，底层通过加速度+磁力计+算法融合生成。面试时可主动说明“若硬件缺失，可降级到 ROTATION_VECTOR，但动态精度下降 30%，需业务侧容忍漂移”。
功耗实战：
连续 200 Hz 采样在 4000 mAh 手机上每小时耗电约 6%，国内商店审核要求“后台传感器任务必须≤5 Hz”。可采取“退至后台自动降级 + 显著性检测（方差阈值）停采”策略，既保活又省电。
坐标系对齐：
国内折叠屏和 Pad 越来越多，默认传感器坐标系基于自然方向，与屏幕旋转无关。若业务需要“屏幕坐标系”，必须结合 Display.getRotation() 做 4 组映射矩阵切换，否则会出现“横屏下左右颠倒”的客诉。
安全与隐私：
2023 年起，国内主流厂商在隐私合规检测中把“传感器列表读取”列为高风险权限，需在隐私政策中声明用途。若用于摇一摇广告，还必须提供开关，否则无法通过华为、小米、OPPO 的上架扫描。