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ios - 将加速度数据调整到全球参考框架

问题描述

使用 Core Motion 时，加速度似乎总是相对于设备返回。这意味着如果您向上摇动设备屏幕，它将处于 +/-Z（取决于初始参考）如果您将设备转向一侧并上下摇动，与以前一样，加速度将在 + /-X 或 Y。

我想将此设备特定的加速度转换回“全局”框架。这意味着设备的相同物理运动会导致加速度数据在同一轴上返回，而不管设备在摇晃时的方向如何。

例如，如果我们上下摇晃设备，屏幕朝上，它会进入 z 轴，然后如果您旋转设备使屏幕朝前并进行同样的摇晃，z 轴仍会显示加速度，即使使用相对于设备，它是 Y 轴。

我一直在尝试将加速度旋转回初始姿态，看起来它有时有效，有时无效。我不相信轮换是正确的方法。我不确定它是否是合理的数学，或者有时只是随机看起来正确。

extension CMQuaternion {
    var toSIMD: simd_quatd {
        return simd_quatd(ix: x, iy: y, iz: z, r: w)
    }
}

extension CMAcceleration {
    var toSIMD: SIMD3<Double> {
        return SIMD3<Double>(x,y,z)
    }
}

然后像这样进行计算：

var reference: simd_quatd?
motionManager.startDeviceMotionUpdates(using: .xArbitraryZVertical, to: .main) { deviceMotion, error in
    guard let deviceMotion = deviceMotion else { return }

    let userAcceleration = deviceMotion.userAcceleration.toSIMD
    let adjusted: SIMD3<Double>
    if let ref = reference {
// rotate the userAccel by the inverse of the reference times the current attitude. 
      adjusted = simd_act(simd_mul( simd_inverse(ref.quaternion.toSIMD),deviceMotion.attitude.quaternion.toSIMD), userAcceleration)
    } else {
      reference = deviceMotion.attitude.quaternion.toSIMD
      adjusted = userAcceleration
    }
...
}

最终目标是将“上/下”组件放入 FFT 中，以尝试找出运动的频率。

旋转加速度矢量是正确的方法吗？有没有更好的方法来实现与姿态无关的加速度？或者更好的是，无论方向如何，都能找到设备运动的频率！

标签： iosaccelerometercore-motionaccelerate-frameworkcmattitude

解决方案

我能够验证这确实是一种“旋转”加速度数据的方法。

作为注释而不是使用第一帧作为参考，我简化了它并使用了四元数

let referenceFrame = simd_inverse(simd_quatd(ix: 0,iy: 0,iz: 0,r: 1))

然后为了处理调整后的加速度我做：

let userAcceleration = motion.userAcceleration.toSIMD

let adjusted = simd_act(simd_mul(referenceFrame, motion.attitude.quaternion.toSIMD), userAcceleration)

adjusted的 Z 分量将在全局框架中向上/向下。

我一直在实时执行此操作，没有任何问题。

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