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位置センサー

Android プラットフォームには、デバイスの位置を特定するためのセンサーが 2 つあります。地磁気センサーと加速度計です。Android プラットフォームには、デバイスの画面が物体にどれくらい近づいているかを判断できるセンサー（近接センサー）も用意されています。地磁気センサーと近接センサーはハードウェアベースです。ほとんどのスマートフォンやタブレットメーカーは、地磁気センサーを搭載しています。同様に、ハンドセットのメーカーは通常、ハンドセットがユーザーの顔に近づいているかどうか（通話中など）を判断する近接センサーを搭載しています。デバイスの向きを特定するには、デバイスの加速度計と地磁気センサーの測定値を使用できます。

注: 向きセンサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨になり、向きセンサータイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨になりました。

位置センサーは、世界座標系におけるデバイスの物理的な位置を特定する場合に役立ちます。たとえば、地磁気センサーと加速度計を組み合わせて使用することで、磁北に対するデバイスの位置を特定できます。また、これらのセンサーを使用して、アプリの参照フレーム内でデバイスの向きを特定することもできます。通常、位置センサーは、デバイスの動きやモーション（シェイク、傾斜、スラストなど）のモニタリングには使用されません（詳細については、モーションセンサーをご覧ください）。

地磁気センサーと加速度計は、SensorEvent ごとにセンサー値の多次元配列を返します。たとえば、地磁気センサーは、1 回のセンサイベント中に 3 つの座標軸のそれぞれについて地磁気の強度の値を提供します。同様に、加速度センサーは、センサーイベント中にデバイスに適用される加速度を測定します。センサーで使用される座標系の詳細については、センサーの座標系をご覧ください。近接センサーは、センサーイベントごとに 1 つの値を返します。表 1 に、Android プラットフォームでサポートされている位置センサーをまとめます。

表 1. Android プラットフォームでサポートされている位置センサー

センサー	センサーイベントデータ	説明	測定単位
`TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR`	`SensorEvent.values[0]`	x 軸に沿った回転ベクトル成分（x × sin(サー/2)）。	単位なし
	`SensorEvent.values[1]`	Y 軸に沿った回転ベクトルの成分（y * sin(θ/2））。
	`SensorEvent.values[2]`	Z 軸に沿った回転ベクトルの成分（z * sin(θ/2)）。
`TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR`	`SensorEvent.values[0]`	X 軸に沿った回転ベクトルの成分（x * sin(θ/2））。	単位なし
	`SensorEvent.values[1]`	Y 軸に沿った回転ベクトルの成分（y * sin(θ/2））。
	`SensorEvent.values[2]`	Z 軸に沿った回転ベクトルの成分（z * sin(θ/2)）。
`TYPE_MAGNETIC_FIELD`	`SensorEvent.values[0]`	X 軸方向の地磁気強度。	μT
	`SensorEvent.values[1]`	y 軸に沿った地磁場の強さ。
	`SensorEvent.values[2]`	z 軸に沿った地磁場の強さ。
`TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED`	`SensorEvent.values[0]`	x 軸に沿った地磁場強度（硬い鉄によるキャリブレーションなし）。	μT
	`SensorEvent.values[1]`	Y 軸方向の地磁気強度（鋼鉄補正なし）。
	`SensorEvent.values[2]`	Z 軸方向の地磁気強度（鋼鉄補正なし）。
	`SensorEvent.values[3]`	x 軸に沿った鉄バイアスの推定。
	`SensorEvent.values[4]`	Y 軸方向の鉄バイアスの推定値。
	`SensorEvent.values[5]`	z 軸に沿った鉄バイアスの推定。
`TYPE_ORIENTATION`¹。	`SensorEvent.values[0]`	方位角（Z 軸を中心とした角度）。	度
	`SensorEvent.values[1]`	ピッチ（X 軸周りの角度）。
	`SensorEvent.values[2]`	Roll（Y 軸を中心とする角度）
`TYPE_PROXIMITY`	`SensorEvent.values[0]`	物体からの距離。²	cm

¹このセンサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨になり、このセンサータイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨になりました。センサーフレームワークには、デバイスの向きを取得するための代替メソッドが用意されています。詳しくは、デバイスの向きを計算するをご覧ください。

² 一部の近接センサーは、近い距離と遠い距離を表すバイナリ値のみを提供します。

ゲームの回転ベクトルセンサーを使用する

ゲームの回転ベクトルセンサーは、地磁気を使用しない点を除き、回転ベクトルセンサーと同じです。そのため、Y 軸は北を指しているのではなく、他の基準を指します。その基準に対しては、Z 軸を中心としたジャイロスコープのブレと同規模のブレが生じることが許容されます。

ゲームの回転ベクトルセンサーは磁場を使用しないため、相対回転の精度が高く、磁場の変化の影響を受けません。北の向きが重要ではなく、通常の回転ベクトルが磁場に依存しているためにニーズに合わない場合は、ゲームでこのセンサーを使用します。

次のコードは、デフォルトのゲーム回転ベクトルセンサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR)

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GAME_ROTATION_VECTOR);

地磁気回転ベクトルセンサーを使用する

地磁気回転ベクトルセンサーは回転ベクトルセンサーに似ていますが、ジャイロスコープは使用しません。このセンサーの精度は通常の回転ベクトルセンサーよりも低くなりますが、消費電力は低くなります。このセンサーは、バッテリーを使いすぎずにバックグラウンドで回転情報を収集する場合にのみ使用してください。このセンサーは、バッチ処理と組み合わせて使用すると最も便利です。

次のコードは、デフォルトの地磁気回転ベクトルセンサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR)

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GEOMAGNETIC_ROTATION_VECTOR);

デバイスの向きを計算する

デバイスの向きを計算することで、地球の参照フレーム（具体的には磁北極）に対するデバイスの位置をモニタリングできます。次のコードは、デバイスの向きを計算する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
// Rotation matrix based on current readings from accelerometer and magnetometer.
val rotationMatrix = FloatArray(9)
SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelerometerReading, magnetometerReading)

// Express the updated rotation matrix as three orientation angles.
val orientationAngles = FloatArray(3)
SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles)

Java

private SensorManager sensorManager;
...
// Rotation matrix based on current readings from accelerometer and magnetometer.
final float[] rotationMatrix = new float[9];
SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null,
    accelerometerReading, magnetometerReading);

// Express the updated rotation matrix as three orientation angles.
final float[] orientationAngles = new float[3];
SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles);

システムは、デバイスの地磁気センサーとデバイスの加速度計を組み合わせて、向きの角度を計算します。これらの 2 つのハードウェアセンサーを使用して、システムは次の 3 つの向き角度のデータを取得します。

方位（-z 軸周りの回転角度）。デバイスの現在のコンパスの向きと磁北との角度です。デバイスの上端が磁北を向いている場合、方位角は 0 度です。上端が南を向いている場合、方位角は 180 度です。同様に、上端が東を向いている場合、方位角は 90 度、上端が西を向いている場合、方位角は 270 度です。
ピッチ（X 軸を中心とした回転角度）。これは、デバイスの画面に平行な面と地面に平行な面の間の角度です。デバイスを地面と平行にして下端を一番手前にし、デバイスの上端を地面に向けて傾けると、ピッチ角は正になります。反対方向に傾斜させる（デバイスの上端を地面から離す）と、ピッチ角度は負になります。値の範囲は -90 度から 90 度です。
ロール（Y 軸を中心とした回転角度）。これは、デバイスの画面に垂直な平面と地面に垂直な平面との間の角度です。デバイスを地面と平行にして下端を一番手前にし、デバイスの左端を地面に向けて傾けると、ロール角度は正になります。反対方向に傾斜させる（デバイスの右端を地面に向かって動かす）と、ロール角度は負になります。値の範囲は -180 度～ 180 度です。

注: センサーのロール定義が変更され、ジオセンサーエコシステムのほとんどの実装が反映されています。

これらの角度は、航空分野（ヨー、ピッチ、ロール）で使用されている座標系とは異なる座標系に基づいて機能します。航空システムでは、X 軸は飛行機の長辺（テールから機体の先頭まで）に沿って位置づけられます。

向きセンサーは、加速度センサーと地磁気センサーからの未加工のセンサーデータを処理してデータを取得します。処理負荷が高いため、向きセンサーの精度が低下します。具体的には、このセンサーはロール角度が 0 の場合にのみ信頼できます。そのため、方向センサーは Android 2.2（API レベル 8）で非推奨になり、方向センサーのタイプは Android 4.4W（API レベル 20）で非推奨になりました。次のコードサンプルに示すように、向きセンサーの元データを使用せずに、getRotationMatrix() メソッドと getOrientation() メソッドを組み合わせて向き値を計算することをおすすめします。このプロセスの一環として、remapCoordinateSystem() メソッドを使用して、向きの値をアプリのフレームオブリファレンスに変換できます。

Kotlin

class SensorActivity : Activity(), SensorEventListener {

    private lateinit var sensorManager: SensorManager
    private val accelerometerReading = FloatArray(3)
    private val magnetometerReading = FloatArray(3)

    private val rotationMatrix = FloatArray(9)
    private val orientationAngles = FloatArray(3)

    public override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.main)
        sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
        // You must implement this callback in your code.
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()

        // Get updates from the accelerometer and magnetometer at a constant rate.
        // To make batch operations more efficient and reduce power consumption,
        // provide support for delaying updates to the application.
        //
        // In this example, the sensor reporting delay is small enough such that
        // the application receives an update before the system checks the sensor
        // readings again.
        sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)?.also { accelerometer ->
            sensorManager.registerListener(
                    this,
                    accelerometer,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
            )
        }
        sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD)?.also { magneticField ->
            sensorManager.registerListener(
                    this,
                    magneticField,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL,
                    SensorManager.SENSOR_DELAY_UI
            )
        }
    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()

        // Don't receive any more updates from either sensor.
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }

    // Get readings from accelerometer and magnetometer. To simplify calculations,
    // consider storing these readings as unit vectors.
    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        if (event.sensor.type == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
            System.arraycopy(event.values, 0, accelerometerReading, 0, accelerometerReading.size)
        } else if (event.sensor.type == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
            System.arraycopy(event.values, 0, magnetometerReading, 0, magnetometerReading.size)
        }
    }

    // Compute the three orientation angles based on the most recent readings from
    // the device's accelerometer and magnetometer.
    fun updateOrientationAngles() {
        // Update rotation matrix, which is needed to update orientation angles.
        SensorManager.getRotationMatrix(
                rotationMatrix,
                null,
                accelerometerReading,
                magnetometerReading
        )

        // "rotationMatrix" now has up-to-date information.

        SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles)

        // "orientationAngles" now has up-to-date information.
    }
}

Java

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {

    private SensorManager sensorManager;
    private final float[] accelerometerReading = new float[3];
    private final float[] magnetometerReading = new float[3];

    private final float[] rotationMatrix = new float[9];
    private final float[] orientationAngles = new float[3];

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
    }

    @Override
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
        // You must implement this callback in your code.
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();

        // Get updates from the accelerometer and magnetometer at a constant rate.
        // To make batch operations more efficient and reduce power consumption,
        // provide support for delaying updates to the application.
        //
        // In this example, the sensor reporting delay is small enough such that
        // the application receives an update before the system checks the sensor
        // readings again.
        Sensor accelerometer = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
        if (accelerometer != null) {
            sensorManager.registerListener(this, accelerometer,
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        }
        Sensor magneticField = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);
        if (magneticField != null) {
            sensorManager.registerListener(this, magneticField,
                SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        }
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();

        // Don't receive any more updates from either sensor.
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }

    // Get readings from accelerometer and magnetometer. To simplify calculations,
    // consider storing these readings as unit vectors.
    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
          System.arraycopy(event.values, 0, accelerometerReading,
              0, accelerometerReading.length);
        } else if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
            System.arraycopy(event.values, 0, magnetometerReading,
                0, magnetometerReading.length);
        }
    }

    // Compute the three orientation angles based on the most recent readings from
    // the device's accelerometer and magnetometer.
    public void updateOrientationAngles() {
        // Update rotation matrix, which is needed to update orientation angles.
        SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null,
            accelerometerReading, magnetometerReading);

        // "rotationMatrix" now has up-to-date information.

        SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, orientationAngles);

        // "orientationAngles" now has up-to-date information.
    }
}

通常、センサーの座標系をアプリの基準フレームに変換する以外に、デバイスの未加工の向きの角度に対するデータ処理やフィルタリングを行う必要はありません。

地磁気センサーを使用する

地磁気センサーを使用すると、地球の磁場の変化をモニタリングできます。次のコードは、デフォルトの地磁気センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD)

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD);

注: アプリのターゲットが Android 12（API レベル 31）以降の場合は、このセンサーはレート制限されます。

このセンサーは、3 つの座標軸ごとに未加工の磁場強度データ（μT）を提供します。通常、このセンサーを直接使用する必要はありません。代わりに、回転ベクトルセンサーを使用して未加工の回転運動を特定するか、加速度計と地磁気センサーを getRotationMatrix() メソッドと組み合わせて使用して、回転行列と勾配行列を取得します。これらの行列を getOrientation() メソッドと getInclination() メソッドで使用すると、方位と地磁気傾斜データを取得できます。

注: アプリをテストする際は、デバイスを 8 の字に振ることでセンサーの精度を高めることができます。

未調整の磁力計を使用する

未調整の磁力計は、磁場にハードアイロン補正が適用されないことを除き、地磁気センサーに似ています。磁場には、引き続き工場調整と温度補正が適用されます。未調整の磁力計は、不適格な鋼鉄推定を処理する場合に役立ちます。通常、geomagneticsensor_event.values[0] は uncalibrated_magnetometer_event.values[0] - uncalibrated_magnetometer_event.values[3] に近くなります。つまり、次のようになります。

calibrated_x ~= uncalibrated_x - bias_estimate_x

注: 未調整のセンサーはより多くの未加工の結果を提示し、バイアスが含まれることもありますが、調整によって適用される修正からの「ジャンプ」も少なくなります。一部のアプリケーションは、これらの未調整の結果を、よりスムーズで信頼性の高いものとして優先的に扱う場合があります。たとえば、アプリケーションが独自のセンサーフュージョンを実行しようとしている場合は、調整によって実際に結果に偏りが生じる可能性があります。

未調整の磁力計は、磁場に加えて、各軸の推定ハードアイロンバイアスも提供します。次のコードは、デフォルトの未調整のマグネットメーターのインスタンスを取得する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED)

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD_UNCALIBRATED);

近接センサーを使用する

近接センサーは、デバイスから物体がどれくらい離れているかを判断します。次のコードは、デフォルトの近接センサーのインスタンスを取得する方法を示しています。

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var sensor: Sensor? = null
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor sensor;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);

近接センサーは通常、スマートフォンの顔から人の頭までの距離を測定するために使用されます（たとえば、ユーザーが電話をかけたり、着信したりしたときなど）。ほとんどの近接センサーは絶対距離（cm）を返しますが、近い値と遠い値のみを返すセンサーもあります。

注: 一部のデバイスモデルでは、近接センサーが画面の下部に配置されているため、画面がオンのときに有効にすると、画面に点滅するドットが表示されることがあります。

次のコードは、近接センサーを使用する方法を示しています。

Kotlin

class SensorActivity : Activity(), SensorEventListener {

    private lateinit var sensorManager: SensorManager
    private var proximity: Sensor? = null

    public override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.main)

        // Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of
        // a particular sensor.
        sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
        proximity = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY)
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
    }

    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        val distance = event.values[0]
        // Do something with this sensor data.
    }

    override fun onResume() {
        // Register a listener for the sensor.
        super.onResume()

        proximity?.also { proximity ->
            sensorManager.registerListener(this, proximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL)
        }
    }

    override fun onPause() {
        // Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.
        super.onPause()
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }
}

Java

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
    private SensorManager sensorManager;
    private Sensor proximity;

    @Override
    public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        // Get an instance of the sensor service, and use that to get an instance of
        // a particular sensor.
        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        proximity = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY);
    }

    @Override
    public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
    }

    @Override
    public final void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        float distance = event.values[0];
        // Do something with this sensor data.
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        // Register a listener for the sensor.
        super.onResume();
        sensorManager.registerListener(this, proximity, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
      }

    @Override
    protected void onPause() {
        // Be sure to unregister the sensor when the activity pauses.
        super.onPause();
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
}

注: 一部の近接センサーは、「近い」または「遠い」を表すバイナリ値を返します。この場合、センサーは通常、遠く離れた状態の最大範囲値と、近くの状態の低い値を報告します。通常、far 値は 5 cm を超える値ですが、これはセンサーによって異なります。センサーの最大範囲は、getMaximumRange() メソッドを使用して確認できます。

位置センサー

ゲームの回転ベクトル センサーを使用する

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デバイスの向きを計算する

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地磁気センサーを使用する

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