Android 陀螺仪开发实战：从数据获取到姿态解算

1. 陀螺仪基础：从传感器数据到三维旋转

在移动端和智能硬件开发中，陀螺仪常被误认为神秘莫测。其实它本质上是一个高精度的'旋转速度计'。当设备发生转动时，它能实时反馈绕 X、Y、Z 轴的角速度变化。

在 Android 平台上，SensorManager 是管理传感器的核心入口。初始化流程与获取其他服务类似：先通过 getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) 拿到实例，再查询设备是否支持 Sensor.TYPE_GYROSCOPE。虽然现代手机几乎都标配了，但做兼容性检查仍是好习惯。

注册监听器是关键一步。我们需要设置采样延迟策略，这直接影响功耗与响应速度。游戏或 VR 场景推荐 SENSOR_DELAY_GAME（约 50Hz），保证动作跟手；而屏幕旋转等低频需求用 SENSOR_DELAY_UI（约 15Hz）即可，能有效省电。

数据回调发生在 onSensorChanged 方法中。SensorEvent.values 数组存储了三个轴的角速度，单位是弧度/秒。这里需要遵循右手定则：拇指指向轴的正方向，四指弯曲方向即为正旋转方向。例如手机平放屏幕朝上时，Z 轴垂直向上，逆时针旋转手机 Z 轴值为正，顺时针为负。理解这三个数值的物理含义，是后续处理的基础。

2. 数据处理核心：从角速度到实际角度

原始角速度反映的是瞬时状态，实际应用中我们更关心累计转过的角度。这就好比知道车速后计算里程，需要对时间进行积分。

代码实现并不复杂，核心在于利用 SensorEvent.timestamp 字段。该时间戳精度为纳秒级，需计算两次回调的时间差 dT（转换为秒），再将角速度乘以 dT 累加到总角度变量中。新手常犯的错误是忽略时间单位换算，导致数值瞬间爆炸，手机轻微晃动就会显示转过几百圈。

下面是一个标准的积分逻辑片段，注意时间戳的更新时机：

private static final float NS2S = 1.0f / 1000000000.0f;
private float timestamp;
private float[] angle = new float[3]; // 用于累积 X,Y,Z 轴旋转角度

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    if (timestamp != 0) {
        // 计算与上一次回调的时间差（秒）
        final float dT = (event.timestamp - timestamp) * NS2S;
        // 对三个轴的角速度分别进行积分
        angle[] += event.values[] * dT; 
        angle[] += event.values[] * dT; 
        angle[] += event.values[] * dT; 
    }
    
    timestamp = event.timestamp;
}