【IOS】惯性导航详解(包含角度、加速度、修正方式的api分析)

2024-01-08 11:28

本文主要是介绍【IOS】惯性导航详解(包含角度、加速度、修正方式的api分析),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

参考文献

iPhone的惯性导航,基于步态。https://www.docin.com/p-811792664.html
Inertial Odometry on Handheld Smartphones: https://arxiv.org/pdf/1703.00154.pdf
惯性导航项目相关代码:https://github.com/topics/inertial-navigation-systems
useracceleration苹果官方文档:https://developer.apple.com/documentation/coremotion/cmdevicemotion/1616149-useracceleration
手机导航https://ieeexplore.ieee.org/document/6139701

give me example that use iOS api to get accelarate in xyz.
I use it in swift. print the acceleration of x y z.
make the data collection part in a class. and show it in CintentView using the data in class.

using a filter in the acceleration data

时间间隔获取

在iOS中进行积分时,您可以选择使用motionManager.accelerometerUpdateInterval(motion.timestamp - lastLocation.timestamp)作为时间间隔。

motionManager.accelerometerUpdateInterval:

motionManager.accelerometerUpdateInterval是CMMotionManager类的属性,表示加速度计更新的时间间隔。
这个值是由您设置的,通常用于控制加速度计数据的采样率。
如果您使用加速度计数据进行积分,可以使用这个时间间隔来估计每个采样点的时间间隔。
例如,如果您的加速度计更新间隔为0.01秒,您可以将其作为每个采样点之间的时间间隔。
这种方法适用于简单的运动情况,但可能受到加速度计的噪声和误差的影响。

(motion.timestamp - lastLocation.timestamp):

motion.timestamp是CMDeviceMotion对象的属性,表示获取数据的时间戳。
lastLocation.timestamp是上一个位置更新的时间戳,如果您使用位置数据进行积分,可以使用这个时间戳来计算时间间隔。
这种方法适用于使用位置数据进行积分的情况,例如计算行进距离。
请注意,这种方法要求您同时获取位置数据,并且需要在每个位置更新时记录时间戳

加速度获取

class MileMeter {let motionManager = CMMotionManager()var referenceAttitude: CMAttitude?func startMotionUpdates() {// 检查设备是否支持加速度计和陀螺仪guard motionManager.isAccelerometerAvailable, motionManager.isGyroAvailable else {print("设备不支持加速度计或陀螺仪")return}// 设置更新频率motionManager.accelerometerUpdateInterval = 1.0 / 100.0 // 启动加速度计和陀螺仪更新motionManager.startAccelerometerUpdates()motionManager.startGyroUpdates()// 获取初始参考姿态if let referenceAttitude = motionManager.deviceMotion?.attitude {self.referenceAttitude = referenceAttitude}// 处理加速度计数据motionManager.startDeviceMotionUpdates(to: .main) { (motionData, error) inguard let motionData = motionData else {print("无法获取加速度计数据: \(error?.localizedDescription ?? "")")return}// 获取用户加速度,而不是混合// 校准加速度计数据
//            if let referenceAttitude = self.referenceAttitude {
//                motionData.acceleration = motionData.acceleration.applying(referenceAttitude.rotationMatrix)
//            }// 进行距离估计let acceleration = motionData.userAcceleration   //用户对设备施加的加速度,而不包括重力的影响// 在此处可以使用估计的速度和位移数据进行进一步的处理print("加速度: \(acceleration)")}}func stopMotionUpdates() {motionManager.stopAccelerometerUpdates()motionManager.stopGyroUpdates()motionManager.stopDeviceMotionUpdates()}
}
在这里插入代码片

角度获取

陀螺仪有两种:var attitude: CMAttitude { get }和var rotationRate: CMRotationRate { get } :

CMAttitude:绝对角度

CMAttitude represents the device’s orientation or attitude in space.
It provides information about the device’s pitch, roll, and yaw angles.
The attitude is expressed as a quaternion, which is a mathematical representation of orientation.
You can access the attitude using the attitude property of a CMMotionManager object.
Example usage: let attitude = motionManager.deviceMotion?.attitude

CMRotationRate:旋转角度

CMRotationRate represents the device’s rotation rate or angular velocity.
It provides information about the device’s rotation speed around each axis (x, y, and z).
The rotation rate is expressed in radians per second.
You can access the rotation rate using the rotationRate property of a CMMotionManager object.
Example usage: let rotationRate = motionManager.deviceMotion?.rotationRate

校准

坐标系变换

            // 校准加速度计数据
//            if let referenceAttitude = self.referenceAttitude {
//                motionData.acceleration = motionData.acceleration.applying(referenceAttitude.rotationMatrix)
//            }

滤波器

func lowPassFilter(_ x: Double) -> Double {if abs(x) < 0.01 {return 0} else {return x}
}

最终代码

class DistanceCalculator {private let motionManager = CMMotionManager()@Published var totalDistance: Double = 0.0@Published var lastLocation: CMDeviceMotion?@Published var ax: Double = 0.0 // 距离@Published var ay: Double = 0.0@Published var az: Double = 0.0@Published var acc_ax: Double = 0.0 // 加速度@Published var acc_ay: Double = 0.0@Published var acc_az: Double = 0.0@Published var m_acc_ax: Double = 0.0 // 修正后的加速度@Published var m_acc_ay: Double = 0.0@Published var m_acc_az: Double = 0.0@Published var m_dis_ax: Double = 0.0 // 修正后的路程@Published var m_dis_ay: Double = 0.0@Published var m_dis_az: Double = 0.0@Published var m_totalDistance: Double = 0.0init() {// 检查设备是否支持运动数据的获取guard motionManager.isDeviceMotionAvailable else {print("设备不支持运动数据")return}// 设置更新间隔 官方推荐100hz以上motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 0.01// 开始获取设备运动数据motionManager.startDeviceMotionUpdates(to: .main) { [weak self] (motion, error) inguard let motion = motion else {return}if let lastLocation = self?.lastLocation {self?.acc_ax = motion.userAcceleration.xself?.acc_ay = motion.userAcceleration.yself?.acc_az = motion.userAcceleration.zlet velocity_x = motion.userAcceleration.x * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)let velocity_y = motion.userAcceleration.y * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)let velocity_z = motion.userAcceleration.z * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)self?.ax = velocity_xself?.ay += velocity_yself?.az += velocity_z// sqrt 有问题?变成nanself?.totalDistance += abs(velocity_x*velocity_x)
//                self?.totalDistance += sqrt(velocity_x*velocity_x + velocity_y+velocity_y + velocity_z*velocity_z)print("欧式距离里程:\(self?.totalDistance ?? 0)") //如果可选类型的值为nil,空合运算符会返回它的右侧的默认值(在这里是0)print("加速度:\(motion.userAcceleration)")// 使用低通滤波器let _m_acc_x = lowPassFilter(motion.userAcceleration.x)self?.m_acc_ax = _m_acc_xlet _m_acc_y = lowPassFilter(motion.userAcceleration.y)self?.m_acc_ay = _m_acc_ylet _m_acc_z = lowPassFilter(motion.userAcceleration.z)self?.m_acc_az = _m_acc_zlet m_velocity_x = _m_acc_x * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)let m_velocity_y = _m_acc_y * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)let m_velocity_z = _m_acc_z * (motion.timestamp - lastLocation.timestamp)self?.m_dis_ax = m_velocity_xself?.m_dis_ay += m_velocity_yself?.m_dis_az += m_velocity_zself?.m_totalDistance += abs(m_velocity_x)}self?.lastLocation = motion}}
}

这篇关于【IOS】惯性导航详解(包含角度、加速度、修正方式的api分析)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/583301

相关文章

详解MySQL中DISTINCT去重的核心注意事项

《详解MySQL中DISTINCT去重的核心注意事项》为了实现查询不重复的数据,MySQL提供了DISTINCT关键字,它的主要作用就是对数据表中一个或多个字段重复的数据进行过滤,只返回其中的一条数据... 目录DISTINCT 六大注意事项1. 作用范围:所有 SELECT 字段2. NULL 值的特殊处

关于MyISAM和InnoDB对比分析

《关于MyISAM和InnoDB对比分析》:本文主要介绍关于MyISAM和InnoDB对比分析,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录开篇:从交通规则看存储引擎选择理解存储引擎的基本概念技术原理对比1. 事务支持:ACID的守护者2. 锁机制:并发控制的艺

SQL BETWEEN 语句的基本用法详解

《SQLBETWEEN语句的基本用法详解》SQLBETWEEN语句是一个用于在SQL查询中指定查询条件的重要工具,它允许用户指定一个范围,用于筛选符合特定条件的记录,本文将详细介绍BETWEEN语... 目录概述BETWEEN 语句的基本用法BETWEEN 语句的示例示例 1:查询年龄在 20 到 30 岁

CSS place-items: center解析与用法详解

《CSSplace-items:center解析与用法详解》place-items:center;是一个强大的CSS简写属性,用于同时控制网格(Grid)和弹性盒(Flexbox)... place-items: center; 是一个强大的 css 简写属性,用于同时控制 网格(Grid) 和 弹性盒(F

HTML5 getUserMedia API网页录音实现指南示例小结

《HTML5getUserMediaAPI网页录音实现指南示例小结》本教程将指导你如何利用这一API,结合WebAudioAPI,实现网页录音功能,从获取音频流到处理和保存录音,整个过程将逐步... 目录1. html5 getUserMedia API简介1.1 API概念与历史1.2 功能与优势1.3

gitlab安装及邮箱配置和常用使用方式

《gitlab安装及邮箱配置和常用使用方式》:本文主要介绍gitlab安装及邮箱配置和常用使用方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1.安装GitLab2.配置GitLab邮件服务3.GitLab的账号注册邮箱验证及其分组4.gitlab分支和标签的

spring中的ImportSelector接口示例详解

《spring中的ImportSelector接口示例详解》Spring的ImportSelector接口用于动态选择配置类,实现条件化和模块化配置,关键方法selectImports根据注解信息返回... 目录一、核心作用二、关键方法三、扩展功能四、使用示例五、工作原理六、应用场景七、自定义实现Impor

一文深入详解Python的secrets模块

《一文深入详解Python的secrets模块》在构建涉及用户身份认证、权限管理、加密通信等系统时,开发者最不能忽视的一个问题就是“安全性”,Python在3.6版本中引入了专门面向安全用途的secr... 目录引言一、背景与动机:为什么需要 secrets 模块?二、secrets 模块的核心功能1. 基

一文详解MySQL如何设置自动备份任务

《一文详解MySQL如何设置自动备份任务》设置自动备份任务可以确保你的数据库定期备份,防止数据丢失,下面我们就来详细介绍一下如何使用Bash脚本和Cron任务在Linux系统上设置MySQL数据库的自... 目录1. 编写备份脚本1.1 创建并编辑备份脚本1.2 给予脚本执行权限2. 设置 Cron 任务2

一文详解如何在idea中快速搭建一个Spring Boot项目

《一文详解如何在idea中快速搭建一个SpringBoot项目》IntelliJIDEA作为Java开发者的‌首选IDE‌,深度集成SpringBoot支持,可一键生成项目骨架、智能配置依赖,这篇文... 目录前言1、创建项目名称2、勾选需要的依赖3、在setting中检查maven4、编写数据源5、开启热