相对于world的DeviceMotion - multiplyByInverseOfAttitude

Question

正确使用CMAttitude:multiplyByInverseOfAttitude的方法是什么？

假设一个iOS5设备平放在桌子上，在启动CMMotionManager后：

CMMotionManager *motionManager = [[CMMotionManager alloc]init];
[motionManager startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:
    CMAttitudeReferenceFrameXTrueNorthZVertical];

然后，获取CMDeviceMotion对象：

CMDeviceMotion *deviceMotion = [motionManager deviceMotion];

我预计deviceMotion的态度反映了设备从正北方向的旋转。

通过观察，deviceMotion userAcceleration在设备参考系中报告了加速度。也就是说，将设备从一边移动到另一边(将其平放在桌面上)会在x轴上记录加速度。将设备旋转90°(仍然是平坦的)并将设备左右移动时，仍会报告x加速度。

将deviceMotion userAcceleration转换为北南/东西加速而不是左-右/前-后的正确方法是什么？

CMAttitude multiplyByInverseOfAttitude似乎没有必要，因为已经指定了参考框架，并且文档中不清楚如何将该态度应用于CMAcceleration。

Answer 1

如果CMDeviceMotion在参考系的坐标中有userAcceleration的存取器，这个问题就不会出现。因此，我使用了一个类别来添加所需的方法：

在CMDeviceMotion+TransformToReferenceFrame.h中：

#import <CoreMotion/CoreMotion.h>

@interface CMDeviceMotion (TransformToReferenceFrame)
-(CMAcceleration)userAccelerationInReferenceFrame;
@end

在CMDeviceMotion+TransformToReferenceFrame.m中：

#import "CMDeviceMotion+TransformToReferenceFrame.h"

@implementation CMDeviceMotion (TransformToReferenceFrame)

-(CMAcceleration)userAccelerationInReferenceFrame
{
    CMAcceleration acc = [self userAcceleration];
    CMRotationMatrix rot = [self attitude].rotationMatrix;

    CMAcceleration accRef;
    accRef.x = acc.x*rot.m11 + acc.y*rot.m12 + acc.z*rot.m13;
    accRef.y = acc.x*rot.m21 + acc.y*rot.m22 + acc.z*rot.m23;
    accRef.z = acc.x*rot.m31 + acc.y*rot.m32 + acc.z*rot.m33;

    return accRef;
}

@end

在Swift 3中

extension CMDeviceMotion {

    var userAccelerationInReferenceFrame: CMAcceleration {
        let acc = self.userAcceleration
        let rot = self.attitude.rotationMatrix

        var accRef = CMAcceleration()
        accRef.x = acc.x*rot.m11 + acc.y*rot.m12 + acc.z*rot.m13;
        accRef.y = acc.x*rot.m21 + acc.y*rot.m22 + acc.z*rot.m23;
        accRef.z = acc.x*rot.m31 + acc.y*rot.m32 + acc.z*rot.m33;

        return accRef;
    }
}

现在，以前使用deviceMotion userAcceleration的代码可以改为使用deviceMotion userAccelerationInReferenceFrame。

Answer 2

根据苹果公司的文档，CMAttitude指的是物体相对于给定参照系的方向。userAcceleration或gravity是设备帧的值。因此，为了得到参考系的值。我们应该照@Batti说的做

1. 在每次更新时获取姿态旋转矩阵。
2. 计算UserAcceleration向量的逆矩阵。

这是Swift的版本

import CoreMotion
import GLKit

extension CMDeviceMotion {

    func userAccelerationInReferenceFrame() -> CMAcceleration {

        let origin = userAcceleration
        let rotation = attitude.rotationMatrix
        let matrix = rotation.inverse()

        var result = CMAcceleration()
        result.x = origin.x * matrix.m11 + origin.y * matrix.m12 + origin.z * matrix.m13;
        result.y = origin.x * matrix.m21 + origin.y * matrix.m22 + origin.z * matrix.m23;
        result.z = origin.x * matrix.m31 + origin.y * matrix.m32 + origin.z * matrix.m33;

        return result
    }

    func gravityInReferenceFrame() -> CMAcceleration {

        let origin = self.gravity
        let rotation = attitude.rotationMatrix
        let matrix = rotation.inverse()

        var result = CMAcceleration()
        result.x = origin.x * matrix.m11 + origin.y * matrix.m12 + origin.z * matrix.m13;
        result.y = origin.x * matrix.m21 + origin.y * matrix.m22 + origin.z * matrix.m23;
        result.z = origin.x * matrix.m31 + origin.y * matrix.m32 + origin.z * matrix.m33;

        return result
    }
}

extension CMRotationMatrix {

    func inverse() -> CMRotationMatrix {

        let matrix = GLKMatrix3Make(Float(m11), Float(m12), Float(m13), Float(m21), Float(m22), Float(m23), Float(m31), Float(m32), Float(m33))
        let invert = GLKMatrix3Invert(matrix, nil)

        return CMRotationMatrix(m11: Double(invert.m00), m12: Double(invert.m01), m13: Double(invert.m02),
                            m21: Double(invert.m10), m22: Double(invert.m11), m23: Double(invert.m12),
                            m31: Double(invert.m20), m32: Double(invert.m21), m33: Double(invert.m22))

    }

}

希望它能帮上点忙

Answer 3

在阅读了上面链接的论文后，我尝试实现了一个解决方案。

具体步骤如下：

• 在每次更新时获取姿态旋转矩阵。
• 计算UserAcceleration向量的逆矩阵。

生成的向量将是该向量的投影。

-x北，+x南

-y东部，+y西部

我的代码还不够完美，我正在努力。