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  • 我们知道对于一些应用来说,判断方位可以使得我们可以重新定位我们的应用的布局,以使得我们的应用在不同的方位中更加合理及好看。在这篇文章中,我们来介绍如何来侦测应用方位的变化。

    我们知道对于一些应用来说,判断方位可以使得我们可以重新定位我们的应用的布局,以使得我们的应用在不同的方位中更加合理及好看。在这篇文章中,我们来介绍如何来侦测应用方位的变化。


    我们首先来创建一个我们自己的简单的QML应用。对于大多数的QML应用来说,一般是含有一个“MainView”的:


    MainView {
        id: root
        // objectName for functional testing purposes (autopilot-qt5)
        objectName: "mainView"
    
        // Note! applicationName needs to match the "name" field of the click manifest
        applicationName: "orientation.liu-xiao-guo"
    
        /*
         This property enables the application to change orientation
         when the device is rotated. The default is false.
        */
        automaticOrientation: true
    
        // Removes the old toolbar and enables new features of the new header.
        useDeprecatedToolbar: false
    
        width: units.gu(60)
        height: units.gu(85)
    
        property bool isLandscape: pageStack.width > pageStack.height ? true : false
    
        onWidthChanged: {
            console.log("Main width is changed: " + width)
        }
    
     ...
    }


    为了能够使得我们的应用能够在水平及垂直方向变动,我们必须打开这个开关:


        automaticOrientation: true

    我们也尝试使用:

        onWidthChanged: {
            console.log("Main width is changed: " + width)
        }
    

    无论我们怎么晃动我们的手机,我们发现,上面的方法只被调用过一次,再也没有被调用过。所以用这种方法不可以。


    我们也尝试在Page中使用同样的伎俩:


        Page {
            id: page1
            title: i18n.tr("Orientation")
            anchors.fill: parent
    
            onWidthChanged: {
                console.log("Page width is changed: " + width);
            }
    
        ...
        }
    

    我们发现:


    qml: PageStack height is changed: 768
    qml: orientation: 1
    qml: Page width is changed: 768
    qml: PageStack width is changed: 768
    qml: root width: 768
    qml: PageStack height is changed: 1222
    qml: orientation: 4
    qml: Page width is changed: 1222

    这个Page的width是有变化的。为了方便,我们使用了PageStack来侦测width的变化:


        PageStack {
            id: pageStack
            anchors.fill: parent
    
            onWidthChanged: {
                console.log("PageStack width is changed: " + width);
                console.log("root width: " + root.width);
            }
    
            onHeightChanged: {
                console.log("PageStack height is changed: " + height);
            }
        }

    在我们的MainView中,我们可以定义一个变量:


     property bool isLandscape: pageStack.width > pageStack.height ? true : false

    这样通过这个变量,我们很容知道我们的应用是在什么一个方位的。

    另外,我们也可以通过OrientationSensor来侦测手机方位的变化:

        function displayOrientation(reading) {
            orientation.text = "unknown"
            console.log("orientation: " + reading.orientation);
    
            if ( reading.orientation === OrientationReading.TopUp) {
                orientation.text = "TopUp";
            } else if ( reading.orientation === OrientationReading.TopDown) {
                orientation.text = "TopDown";
            } else if ( reading.orientation === OrientationReading.LeftUp) {
                orientation.text = "LeftUp";
            } else if ( reading.orientation === OrientationReading.RightUp) {
                orientation.text= "RightUp";
            } else if ( reading.orientation === OrientationReading.FaceDown) {
                orientation.text = "FaceDown";
            }  else if ( reading.orientation === OrientationReading.FaceUp) {
                orientation.text = "FaceUp";
            }
        }
    
        OrientationSensor {        
            id: sensor
            active: true
            alwaysOn: true
            onReadingChanged: {
                displayOrientation(reading);
            }
        }


    运行一下我们的应用,可以看到:


      


    整个项目的源码在:https://github.com/liu-xiao-guo/orientation



    展开全文
  • 本文精心收录了8个中国垂直行业5G应用优秀案例,其中不少也是“绽放杯”5G 应用征集大赛的获奖作品。本次案例包括:一、5G智能电网(在南方电网的应用)二、中国电信 5G+MEC 智慧商业 ...

    本文精心收录了8个中国垂直行业5G应用优秀案例,其中不少也是“绽放杯”5G 应用征集大赛的获奖作品。

    本次案例包括:

    一、5G智能电网(在南方电网的应用)

    二、中国电信 5G+MEC 智慧商业 数字孪生平台

    三、山西华阳集团 5G+智能矿山

    四、精研科技基于 5G+AI 技术的质检车间

    五、美的集团 5G+智能制造

    六、湖南华菱湘钢 5G 智慧工厂

    七、海螺集团 5G 智能制造

    八、宁波舟山港 5G智慧港口

    欢迎关注,分享更多5G优秀案例

    我们是认真的!

    以下为8大案例的详细情况,包括项目概况、项目挑战、项目亮点、解决方案、未来计划等,敬请欣赏:

    01

    5G智能电网 

    在南方电网的应用

    推荐原因

    5G 智能电网作为中国移动集团的龙头项目,在技术和商业探索上都取得了重大成果,是 5G 赋能行业经典案例。

    案例综述

    南方电网、中国移动、华为强强联合,从 2018年开始开展了5G+智能电网应用创新,从技术到业务等方面取得重大突破。

    从顶层设计、国际标准、关键技术、现网试点到业务运营,全面打造5G行业应用标杆。提升电网自动化与巡检的效率,节省建设成本,同时为运营商增加行业收入, 建立良好的行业生态,并持续孵化商用产品和商业模式。三方在“发 - 输 - 变 - 配 - 用”五大电力业务应用领域的 53个场景持续探索应用,并在广深现网率先开通了全业务示范区,实现小规模试商用。计划 2021 在中国南方五省规模复制商用。

    配电场景

    在配电场景, 通过 5G 高精度授时和低时延,实现配网差动保护,降低建网成本50%。

    输变电场景

    在输变电场景,通过 5G+AI 实现智能巡检, 工作效率提升 80 倍。

    项目创新点

    定义应用标准:

    发布《5G+ 智能电网白皮书》、《5G+ 智能电网需求白皮书》;

    定义顶层架构:

    发布《5G+ 智能电网顶层架构》,实现从技术到业务的跨越,在现网实现电力切片商用。

    定义行业技术标准:

    3GPP 提交 5G+ 电网相关提案20余篇,确定授时和切片技术标准;电网要求空口授时精度达到1us。三方从组网到设备、终端针对性研发,经过外场实测,平均时延10毫秒,从基站提取时钟源到终端,现网实现空口授时精度达到300纳秒;

    定义安全标准:

    构建 5G 智能电网立体化安全防护体系,切片 +MEC+ 终端安全芯片 + 态势感知,发布《5G 网络安全白皮书》;

    定义商业模式:

    首创广域切片专网商业模式框架 ;

    首创电力CPE终端:

    针对电力授时需求,首创业界5G授时功能 CPE,并在广 深小规模应用 ;

    项目后续计划

    依托国家新基建项目,南方电网、中国移动、华为将持续强强联合,采用 5G+AI+ 云助力南方电网数字化转型。三方将持续联手在广州南沙和深圳打造 5G+ 数字电网示范区,并在南方五省规模推广,努力推动从技术验证到规模化的应用,共同培育5G+数字生态繁荣。

    02

    中国电信 

    5G+MEC 智慧商业 

    数字孪生平台

    项目背景

    商业综合体是现代城市商业新布局,是畅通国内大循环,促进新型信息消费和推广5G消费级应用的重要布局。

    案例综述

    中国电信率先打造全国首个 5G+MEC 智慧商业数字孪生平台,为实体商业构筑 5G 新基建数字能力底座。

    平台依托中国电信全球领先的云边协同 5G SA 网络,拥有高精度点云地图及空间三维重建等核心技术,依托自主研发边缘计算平台将用户侧应用能力下沉到商业综合体就近边缘节点,提供低时延、高带宽、云渲染的算力保障。

    平台现已落地赋能合肥万象城、北京西单大悦城、上海正大广场、广州正佳广场、 苏州吾悦广场、杭州银泰广场、成都宽窄巷子、福州苏宁广场等 100 余家头部商业综合体、商业步行街和自贸港,惠及两万余家零售商户

    解决方案和价值

    5G 数字孪生空间

    5G+MEC 智慧商业数字孪生平台通过对商业综合体等线下商业场景进行数字孪生基座的采集重建,将现实空间解析再编程,建立物理空间的数字孪生世界映射,进而在其中创作有趣的逛街、消费、社交、互娱体验,消费者通过手机、平板 APP、小程序及AR眼镜等XR交互终端, 在真实场景访问虚实融合的商业互娱平行世界,打通会员积分、品牌营销与商业闭环,通过XR场景智能引擎让线 下商业可以像游戏一样运营。

    5G 云 XR 数字营销

    5G云XR数字营销包括5G云XR数字景 观、5G云XR导航导览、5G云XR红包探宝、5G+AI智能停车、 5G超高清云直播,围绕商业综合体零售场景打造从“引流 入场”到“场内停留”再到“离场后触达”全流程智慧解决方案,为消费者提供了全新游购体验。

    5G 云 XR 娱乐空间

    在汇集时空穿梭机、无人赛车、飞行影院等多款劲爆5G云VR游戏的5G云XR娱乐空间,消费者争相感受5GXR技术带来的沉浸式感官风暴。与 AI偶像互动热舞, 实时录制高燃酷炫短视频制作成视频彩铃;还有商业综合体定制版行业5G视频彩铃,为综合体运营方和零售商户量身定制。

    5G 云 XR 虚拟导购

    通过为零售商户实现5G云XR全景虚拟导购,用户足不出户利用手机便可随时随地享受云货架、云橱窗、云逛街等沉浸式购物体验,与心仪的商品深度互动,同时还 可点击查询每款虚拟商品实时价格、限时特惠活动、会员 权益信息等,在轻松自然的娱乐环境中完成线上下单购物。

    三个典型案例

    在文旅行业,成都宽窄巷子打造 5G  XR 全景宽窄,店铺全景体验日均人数超万人,街区客 流增幅33%,并荣膺商务部全国示范步行街。

    在贸易领域,打造海南自贸港酒店免税商品沉浸式购物新体验,为中免商城降低近 15% 的运营成本,使酒店客房价上涨近 50%。

    在商业地产领域,合肥万象城打造国内首家 5G+MEC 智慧商业综合体,全面升级数字化引流和沉浸式娱乐消费体验,客流增幅环比提升 15%,百余户商家营业额环比增长 30%。

    项目后续计划

    平台 2021 年计划赋能全国千家商业综合体和 10 万家零售商户,深入探索在数字零售领域的应用场景,深度融入商业运营及营销流程,加快推动线上线下融合的信息消费扩容提质升级。

    03

    山西华阳集团 

    5G+智能矿山

    案例综述

    2019 年 9 月 5 日,华阳集团、中国移动、华为公司成立“5G 通信煤炭产业应用创新联盟”,项目进入实质推动阶段。

    2019 年 11 月 18 日,实现全国首次 5G 基站煤矿井下测试,单基站井下覆盖距离 400 米。2020 年 4 月 29 日,华阳集 团联合山西移动、上海山源、华为公司在江苏常州中国煤炭科工集团联合获取全国首个 5G 基站煤安认证。

    目前新元矿与山西移动合作,采用隔爆和煤安认证的基站设备,第一期已经部署 14台RRU, 第二期部署64台RRU ,为保障煤矿数据安全,还在新元矿部署了 MEC/ UPF,保障数据不出园。

    行业挑战

    安全生产

    生产监控难

    人工日常巡检多

    烟囱式网络多

    解决方案

    基于统一的 5G 网络,该项目目前主要开展了以下 4 个方面的 5G 应用探索:

    5G巡检

    通过5G连接硐室巡检机器人,把巡检数据、视频、音频信号传送到井上监控指挥中心,实现了新元矿井下变电所的无人巡检。

    综采面无人操作

    60 路 4K 高清,利用“超千兆上行”大带宽,实现了海量 的4K高清视频的回传

    掘进面无人操作

    利用5G网络的高可靠、大带宽、低时延的特点,通过井上对井下设备的远程控制,减少掘进岗位人员数量。

    数据采集

    利用矿用NB IoT 网络,实现水文、瓦斯等采集信息的无线回传,减少传输施工和维护难度。

    项目后续计划

    接下来,项目组还将根据实际生产环境和需要,在以下领域持续优化:

    端侧: 井下移动设备充电桩方案煤安认证;适合井下工作场景的摄像头自冲洗功能;采煤机掘进机含有大量金属模组,集成 5G 模组进一步优化设计。

    网络侧: 巷道不平整有起伏的情况下如何更好优化 5G 网络和信号覆盖。

    云 /APP: 针对企业要求数据不出园的特点,如何构建基于本地的弹性应用承载平台,同时能够加速 5G 场景 的新应用的引入。

    运维: 鉴于企业安全生产要求,以及人员下井管理制度,企业客户对于自运维,尤其是井下设备自运维的需求明显,如何提升自服务的设备的可视化和远程可管理。

    04

    精研科技基于 

    5G+AI 技术的质检车间

    项目背景

    江苏省有发达的制造业产业集群,但也存在生产效率难提升,数字化水平不足,生产安全难保障等痛点。

    案例综述

    江苏移动以5G网络为基石,工业智能应用为切入点,已拓展了200多个5G垂直行业项目,其中与 72 个行业客户 联合开展了“5G+ 工业互联网”的探索。中国移动通信江 苏有限公司常州分公司(以下简称“常州移动”)联合常州微亿智造科技有限公司(以下简称“微亿智造”)和中兴通讯,打造 5G+AI 质检示范车间端到端方案,成功在江苏精研科技有限公司落地。

    解决方案

    5G+AI 质检端到端方案:

    AI 质检机连续拍摄多张超高清照片,传输到 AI 算力平台进行图像检测并给出检测结果。AI 算力平台基于图像识别技术,模拟生产线工人表面检测工序,通过样本进行机器学习,2000 份数据样本的情况下可以达到 99.96% 查全率,质检效率是人工的 30 倍左右。 

    质 检 机 回 传 多 张 高 清 照 片 到 AI 算 力 平 台, 根 据 照 片 数 量 不 同, 需 要 网 络 提 供 的 上 行 网 络 速 率 在 150 ~ 300Mbps,传统基于 2.6GHz 的 4G 移动网络, 由于上行时隙配比较小,不能满足质检机需求。中兴通讯根据实际业务需求,设计了 5G+MEC 专网方案。中国移动拥有 4.9G 100MHz 频谱资源,适用于专网部署。

    另一方面,行业专网通常对上行速率要求远高于下行速率, 通用的 2.5ms 双周期帧结构,上行时隙占比低,不能很好满足需求。针对这种超大上行的应用场景,中兴通讯研发实现了 2.5ms 单周期,3U1D 的时隙配比的 4.9G 基站版本,大大增强了上行传输速率,单用户峰值速率达 700Mbps,满足质检机的上行速率需求。

    项目后续计划

    计划在未来几年,为更多的生产制造企业会提供“弹性算力”的能力。企业无需购 买任何设备,无需支付后续的维护升级费用,算力按需使用, 费用按需支付,使得更多的中小企业也能用得起。同时结 合中兴通讯提供的 5G 技术,为生产企业提供更快捷方便的弹性算力输出,降低生产企业使用人工智能及大数据技术的成本,加快企业的数字化转型,实现产业升级。

    05

    美的集团 

    5G+ 智能制造

    案例综述

    5G+ 智能制造项目主要在美的集团微清事业部展开。广东美的厨房电器制造有限公司(微清事业部)位于马龙的生产基地,规划总占地面积 50 万平方米,建筑面积 42 万平方米,员工数量超过 9000 人,主要生产微波炉、大烤箱、小烤箱、蒸汽炉等产品群,现有总装线 59 条,年产能超过 4000 万台,2019 年实现营业收入 129 亿元。

    项目主要面向美的微清事业部在柔性生产中面临的产线升级改造问题进行服务,整个项目共分为三个阶段建设实施:

    行业挑战1

    企业柔性制造需求大,设备技改等过程中会频繁发生产线、设备等的变动,网络部署也要改动,网络变动建设费用投入超600万/年。

    行业挑战2

    采集密集的产线、设备机台区,WiFi 网络易掉线,跨 AP 切换掉线严重,业务系统采集、刷新速度慢,用户体验不好。

    解决方案

    智慧仓管 / 物流:

    因货物运输频繁,每台 高位叉车需与 WMS(仓储管理系统)进行信息交互。叉车 上配置定制化 PC 终端,通过 5G 网络实现叉车作业系统与 WMS 通信,实现物流调度信息的实时同步。

    基于 5G 的云化 PLC:

    无线化产线:布线简单,成本低,占用空间小;产线调整快:根据业务需求,快速调整产线布局;业务协 同简单:云端统一 PLC 编程,效率高,数字化。

    5G+ 园区安全监控:

    通过5G+云实现了监控能力提升,具有如下价值:无线方式,可以随需部署视频监控节点,包括移动监控等模式;5G 提升上行带宽,支撑高清视频、更精细视觉识别等应用;云存储、GPU等云服务能力支撑海量数据存储、视频AI分析。

    5G 生产巡检机器人:

    通过集成 5G 的巡检机器人实现了移动部署,利用巡检机器人代替工人对产线运行情况进行巡检,节省人力,同时可以保证7*24小时全天候巡检,提升车间故障解决效率,避免恶劣生产事故发生。

    5G+ 机器视觉 AI:

    通过5G网络,可以满足产线机器视觉检测的以下要求:1.宽带要求;2.MEC 处 理能力要求。

    ... ...

    项目后续计划

    1.减少本地端设备如本地 PLC、AI/ 定 位本地服务器等硬件成本和维护成本。

    2.减少有线网络建设和扩容成本(线槽铺设、 线缆布放)和维护成本,上层交换机端口成本。

    3.产线调整成本,减少停线造成的生产损失等。

    06

    湖南华菱湘钢 

    5G 智慧工厂

    案例综述

    为进一步提升生产力、降低能耗、改善工作环境,并提高员工的工作幸福感和获得感,华菱湘钢下定决心要充分利用 5G、AI、大数据、云计算等 ICT技术进行全流程、全业务的数字化升级,打造钢铁行业的智能工业互联网平台。

    一方面推动华菱湘钢的高质量发展,另一方面也推动钢铁 行业向智慧钢铁、绿色钢铁方向发展。 

    2019年9月,湘钢、湖南移动、华为公司“拥抱5G时代,共建智慧工厂”合作协议签约仪式在湘钢举行。湖南移动为湘钢实施“三大基础工程”,建设“三大智慧平台”,打造 跨界合作智慧工厂标杆案例。

    解决方案

    通过摄像头的高清视频传输和 PLC 之间控制信号数据传输,优先开展了几种应用场景的验证,例如远程 / 无人天车的操控、高危区域高清视频监控:

    5G+ 智慧天车:

    在无人天车远程操控中,通过天车上安装的3D扫描仪、测距仪、编解码器和多个高清摄像头,结合激光3D轮廓扫描技术,获取周边物料、车辆、车斗高度及装卸位置信息画面,通过超大带宽超高速率超低时延的5G网络实时将数据传输至服务器端,进行数据处理并建立三维模型,计算出动作指令集,下发给天车执行,实现天车无人化自动装载运输。

    5G+ 高清视频监控:

    基于保护厂区财产、人身安全和更方便的管理。智能视频监控系统可以针对重要特定区域、通道、出入口进行图象监控并通过存储设备保存,以便日后调查取证查看, 是保存重要证据的有力手段;厂内视频监控是生产调度系统的重要组成部分,通过与调度终端、生产数据等子系统进行深度整合,满足生产企业对日常生产调度、安全事件监控和应急处置的需要。

    5G+ 多元工业数据采集:

    采用5G数采方案,能够通过统一的边缘计算网关,基于丰富的工业接口,实现工业场景下多类型传感器数据的采集和协议转换,一站式解决企业IoT设备接入 问题。

    5G+AI 机器视觉:

    基于5G的大带宽低时延,通过 5G+AI+ 机器视觉能够观测微米级的目标,获得的信息量是全面且可追溯的, 从而大幅提升产品质检的效率和准确率。

    AI 转钢自动识别应用系统主要由 5G 摄像头、PLC、 无线接入、自动控制系统、算法预处理服务器、集中监控中心和云端AI训练平台组成,从而能够通过云端进行算法和模型的学习,下发策略到园区内的服务器,通过摄像头采集的图像进行AI视觉判断,从而给控制系统提供相应的指令依据,做出转钢动作、角度等精准的判断。

    项目后续计划

    华菱湘钢项目在2019年9月实现商业首次落地后,在2020年6月通过二期项目,不断扩大 5G 应用场景,充分体现了客户对5G在钢铁行业发挥的降本增效作用的认可,以及未来持续提升行业效能,创造新价值的信心。

    07

    海螺集团 

    5G 智能制造

    案例综述

    海螺集团是我国最大的建材企业集团之一,位列中国制造业500强第38 位,年产水泥 3.53 亿吨。海螺集团积极拥抱应用 5G 技术改造传统产业的大潮,与安徽电信、华为公司联手合作,在海螺水泥矿山、厂区和港口开展 5G 网络和应用实践,并在业务安全化、业务远程化和业务 AI 化等方面进行了积极的探索。

    解决方案

    无人机 AI 爆破巡检 + 地形采集:

    海螺首创矿区无人机爆破巡检和地貌更新分析应用, 首次在地表矿爆破中进行了应用,此项创新不仅可以应用于水泥这种非金属地上矿场中,也可以应用到其它地上矿爆破场景中。

    5G工业互联网 - 水泵及港口装船机远控及数据采集:

    基于长江货物运输,河港系统中的装船机进行了5G远程控制改造,每台装船机部署4个摄像头点位,视频回传后由 AI 算法辅助识别船舶状态,溜筒位置,堆料位置等关键信息,以辅助人工远程操作,将装船机控制端后移,大大提升装船效率。

    5G+AI+ 云 + 高清视频实现多业务场景智能制造:    

    通过 5G+AI 提升生产效率,可减少超过 5 人工的产线巡检,巡检和监控效率提升了 3~4 倍,同时 95% 的概率避免人为和机械事故造成的事故损失。

    远程 VR 参观:

    利用5G网络 大带宽的特点,实现 VR 远程参观应用。中控室、车间值班室及矿山值班室各放置 1 个 360 度摄像头(共 3 个),中控室放置 VR 眼镜,使用 360 度摄像头采集 2 个值班室 的图像以及现场讲解人员的声音,参观者在中控室,佩戴 VR 眼镜远程观看。

    项目后续计划

    项目后续计划深入水泥生产流程,利用工业互联网平台,实现生产流程中 15000多个数采点的工业大数据链 接汇聚,完成数据治理和决策协助,使水泥生产在安全、环保、效率、智能上有质的飞跃。

    08

    宁波舟山港 

    5G 智慧港口

    案例综述

    随着我国 5G 时代和“新基建”大潮的来临,宁波舟山港的发展也掀开了新篇章。2020 年 5 月 15 日,浙江省 海港集团、中国移动浙江公司、上海振华重工以及华为技术有限公司四方,共同签署了《宁波 5G+ 智慧港口》 战略合作协议,以打造全球 5G 智慧港口常态化投产样板点, 建设世界一流强港。

    解决方案

    5G 智慧港口业务,几乎包括了港口主要的核心作业流程,以港口卸货为例,包含了5G智能理货、5G 无人集卡自动物流以及5G轮胎吊远程操控这三大应用。

    5G 智能理货业务,改善工作环境和保障安全,提升理货的准确率及工作效率;

    5G 无人集卡自动物流,全程自动物流如老司机,提升运输效率和安全;

    5G 轮胎吊远程操控,司机工作效率提升 3-4 倍。

    业界三项首创

    一是业界首个完成 5G 轮胎吊远程操控验证并常态化 投产,已完成 6 台基于 5G 技术的轮胎吊改造和验证,验证了 5G 可同时满足多台轮胎吊远程操控所要求的大上行带宽和稳定的低时延。

    二是业界首个5G网络切片应用港口,保障港口重要业务 SLA。部署了 5G RAN、承载网、核心网、工业级 CPE、CSMF ( 通信服务管理功能 )、NSMF(网络切片 管理功能)等端到端网络切片,打造首个5G商城,使能5G 智慧港口。

    三是业界首个端到端支持 5G 上行增强解决方案的港口,满足港口轮胎吊、集卡、视频监控、桥吊等众多业务的大上行需求。项目率先在宁波舟山港完成 5G 上行增强创新方案验证,灵活利用 2.6GHz TDD 频谱和 1.8GHz  SUL 频谱,提升商用 5G 网络上行能力,支撑浙江移动 5G City 网络领先。

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  • 讲解加速度传感器(LIS3DH)的工作原理和应用,如静止运动检测、失重检测、手机翻转识别、位置识别等等。

    本文介绍可穿戴设备加速度传感器-Lis3dh的特性原理和应用场景。意法半导体研发的Lis3dh广泛应用在智能手环、智能计步鞋等智能穿戴产品中。

    Lis3dh有两种工作方式,一种是其内置了多种算法来处理常见的应用场景(如静止检测、运动检测、屏幕翻转、失重、位置识别、单击和双击等等),用户只需简单配置算法对应的寄存器即可开始检测,一旦检测到目标事件,Lis3dh的外围引脚INT1会产生中断。另一种是支持用户通过SPI/I2C来读取底层加速度数据,并自行通过软件算法来做进一步复杂的处理,如计步等等。

    本文以Lis3dh为讲解案例,但工作原理和应用场景对其他加速度传感器同样适用。更多嵌入式和物联网原创技术分享敬请关注微信公众号:嵌入式企鹅圈。

    一、加速度传感器工作原理

    加速度传感器自然是对自身器件的加速度进行检测。其自身的物理实现方式咱们就不去展开了,可以想象芯片内部有一个真空区域,感应器件即处于该区域,其通过惯性力作用引起电压变化,并通过内部的ADC给出量化数值。

    Lis3dh是三轴加速度传感器,因此其能检测X、Y、Z的加速度数据,如下图:

    在静止的状态下,传感器一定会在一个方向重力的作用,因此有一个轴的数据是1g(即9.8米/秒的二次)。在实际的应用中,我们并不使用跟9.8相关的计算方法,而是以1g作为标准加速度单位,或者使用1/1000g,即mg。既然是ADC转换,那么肯定会有量程和精度的概念。在量程方面,Lis3dh支持(+-)2g/4g/8g/16g四种。一般作为计步应用来说,2g是足够的,除去重力加速度1g,还能检测出1g的加速度。至于精度,那就跟其使用的寄存器位数有关了。Lis3dh使用高低两个8位(共16位)寄存器来存取一个轴的当前读数。由于有正反两个方向的加速度,所以16位数是有符号整型,实际数值是15位。以(+-)2g量程来算,精度为2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg。

    当以上图所示的静止状态,z轴正方向会检测出1g,X、Y轴为0.如果调转位置(如手机屏幕翻转),那总会有一个轴会检测出1g,其他轴为0,在实际的测值中,可能并不是0,而是有细微数值。

    在运动过程中,x,y,z轴都会发生变化。计步运动也有其固有的数值规律,因为迈步过程也有抬脚和放脚的规律过程,如下图。“脚蹬离地是一步的开始,此时由于地面的反作用力,垂直方向加速度开始增大,当脚达到最高位置时,垂直方向加速度达到最大;然后脚向下运动,垂直加速度开始减小,直到脚着地,垂直加速度减到最小值。接着下一步迈步。前向加速度由脚与地面的摩擦力产生,双脚触地时增大,一脚离地时减小。”[此处引用韩文正等人发表的《基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计》]。

    二、理解加速度传感器的一个坐标系误区

    意法半导体针对LIS3DH发布两个文档,官方规格书和应用设计指导。单独提出这点是为因为本人之前在使用LIS3DH时可能是太久没有运用过立体几何思维,导致在X,Y,Z坐标系上混淆概念,对位置识别迟迟没能理解,现在指出这个误区。

    下图的X,Y,Z除了代表我们所认识的三维坐标系外,还有一个重要的认知,那就是X,Y,Z轴对应的寄存器分别按照芯片图示(以芯片的圆点来确定)的方向来测加速度值,而不管芯片的位置如何,即X,Y,Z轴对应的三个寄存器总是以这样工作的:Z轴寄存器测芯片垂直方向的数据、Y轴测芯片左右方的数据、X轴测芯片前后的数据(前后左右的定义可能不够形象,大家能理解就好)。例如,图示静止状态下,X轴寄存器测芯片前后方向的加速度;如果芯片如右边图示静止时,X轴寄存器测的是坐标系的Z轴方向加速度。

    三、LIS3DH内置硬件算法工作原理

    由于计步等场景是需要先读取底层X,Y,Z轴数据再进行处理的,所以我们这里不去探讨这个算法。这里主要阐述如何利用LIS3DH内置的硬件算法来检测常用的场景。

    LIS3DH的内置硬件算法主要由2个参数和1个模式选择来确定。2个参数分别是阈值和持续时间。例如,在静止的时候我们要去检测芯片的运动(wakeup)时,我们可以设定一个运动对应的阈值,并且要求芯片检测数据在超过这个阈值时要持续一定的时间才可以认为芯片是运动的。内置算法基本都是基于阈值和持续时间来进行检测的。

    LIS3DH一共有两套能够同时工作的硬件算法电路,一种是专门针对单击、双击这种场景,如鼠标应用,另一种是针对其他所有场景的,如静止运动检测、运动方向识别、位置识别等等。这里我们主要讲述后者,其有四种工作模式:

    第一种:OR或电路,即X,Y,Z任一轴数据超过阈值即可完成检测。

    第二种:AND与电路,即X,Y,Z所有轴的数据均超过阈值才能完成检测。当然,其也允许只检测任意两个轴或者一个轴,不检测的轴的阈值检测可以认为是永远为真。

    以上两种电路的阈值比较图示如下,阈值比较是绝对值比较,没有方向之分。不管在正方向还是负方向,只要绝对值超过阈值,那么XH(YH、ZH)为1,此时相应的XL(YL、ZL)为0;否则XL(YL、ZL)为1,相应的XH(YH、ZH)为0。XH(YH、ZH)、XL(YL、ZL)可以认为是检测条件是否满足的pending指示位。

    第三种和第四种是一个物体六个方向的检测,movement检测芯片的运动方向变化,即从一种方向变化到另一种方向;而position检测芯片稳定为一种确定的方向(如稳定为平放朝上、平放朝下、竖立前后左右)等等。

    其阈值比较电路如下,该阈值比较使用正负数真实数据比较。正方向超过阈值,则XH(YH、ZH)为1,否则为0;负方向超过阈值,XL(YL、ZL)为1,否则为0。XH(YH、ZH)、XL(YL、ZL)代表了六个方向。由于静止稳定状态时,只有一个方向有重力加速度,因此可以据此知道当时芯片的位置姿势。

    四、加速度传感器应用

    如果能够理解第三部分的工作原理,那么也能够很好理解以下的应用。

    1.   静止时进行运动检测

    使用OR电路工作方式,设置一个较小的运动阈值,只检测X,Y轴数据是否超过该阈值(Z轴这时有1g,咱不管这个轴了)即可。只要X,Y任一轴数据超过阈值一定时间即认为设备处于wakeup状态了。

    2.   失重检测

    失重时Z轴的加速度和重力加速度抵消,在短时间内会为0,而且X,Y轴没有变化,因此在短时间内三者都为0。这里使用AND电路工作方式,设置一个较小的运动阈值,当三个方向的数据都小于阈值一定时间时即认为是失重。

    3.   位置姿势识别

    例如手机翻转等应用场景就是利用这个特性。这里在第三部分讲解工作原理时已经讲得很清楚了。 

    有了以上理解,以后在使用LIS3DH时直接找寄存器填数值就可以完成功能啦。


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  • 苹果的定位函数是成批的放回定位点的,通常一批返回3到10个不等数量的位置点信息,一般本批次最后一个点的位置和方向最准确。一批位置点通常在100毫秒内返回完全。...应用被设置为使用期间时使用定位(Privacy -

    参考文章:为何手机gps定位需要流量,而车载不需要?(http://blog.csdn.net/jia12216/article/details/70693373
    苹果的定位函数是成批的放回定位点的,通常一批返回3到10个不等数量的位置点信息,一般本批次最后一个点的位置和方向最准确。一批位置点通常在100毫秒内返回完全。若你想得到最准确的点,不能见点到第一个点就发送,而是延迟100毫秒收到本批次所有的点后再发送最后一个最准确的点。注意:当应用刚启动时,获取的位置一般2到3个点,这几个点的间隔可能大于100毫秒。

    相信做APP的大都要用到高德地图和百度地图,并且用到获取用户位置的功能。那么你会发现,你对地图接口设置了过滤精度,结果你获取的位置很不准确,经常你在路上跑,结果在你的应用上看到你的车在河里游,让人泪流满面。来我告诉为何这样坑你你怎么获取用户的准确位置。
    首先IPHONE的GPS定位在全球都能获得位置信息,不像安卓那么苦逼进了房间就定位不到位置了。原因是IPHONE手机的位置信息都是苹果定位模块返回给你的,苹果应用研发者关注IPHONE手机的定位类型(gps定位,wifi定位,基站定位),苹果都给你自动处理了,你只要关注获取的位置信息的精度就可以了。安卓手机要根据具体情况(gps定位,wifi定位,基站定位)自己处理。并且安卓获取的位置有很少的时候有以前的点蹦出来。所以安卓手机的定位很苦逼。若是你在一个山头的背面在搞得地图上定位不到你的位置,并非你的地图没有收到GPS位置信息,而是你的地图没有收录你的坐标信息。这个场景我在杭州虎跑后山的马儿上岗附近的山头测试过,在一个山头背面我写的测试应用收到GPS位置信息,但是高德地图和百度地图都没有定位信息。在上天竺山头上,我的手机从4G切换到3G网络,我写的应用收到GPS位置信息,高德地图和百度地图都没有定位信息,百度地图能加载地图完毕,高德地图加载不出来。经过测试IPHONE的应用,只要开启时有网络,以后把网络关闭,那么你的手机应用仍旧能收到位置信息,所以IPHONE获取的是GPS位置信息或基站定位信息。不像安装又是基站定位,GPS定位,网络定位N多种情况。但是IOS的GPS位置信息精度仍然受到建筑物,山脉等障碍物的影响。如经过测试在我们公司的主楼6楼上,,用4G网络定位偏离到很远的位置(500米外),打开wifi,一般开启高德地图,获取的精度大约是65,在公司外面大门口(4g网络)的精度可以达到10米–20米。
    iphone和安卓确实不一样,经过我们团队在各种环境(高山,大楼,房间,偏远农村,山脚下)下测试,iphone绝对能获得经纬度,只是误差大小不同而已。而安卓手机在这些环境下基本上获取不到经纬度。大致对用户而言之有两种情况:打开wifi定位(有wifi网络),关闭wifi(无可用wifi,因为手机以wifi有限,若有wifi网络,肯定wifi网络优先,不会再用4g网络)以移动网络(4g,3g,2g网络)定位。具体手机怎么定位,具体是否以基站,gps,网络等定位,一般的用户一般不太关注。若app要用获得的经纬度来在地图上画线,那么对这种定位类型判断就要考虑了,房间内的wifi定位和基站定位靠谱了,一般要扔掉,不然你的人在小区里,那么你的位置显示在1500米外并乱画线也太离谱了。若你的手机正使用gps定位画线很正常,进入gps信号没有区域(隧道等),你的定位切换为基站定位,那么你的轨迹曲线不是会大幅度震动了吗?还好可以用定位返回的精度来过滤这种偏差大的点。
    若手机开启wifi,会出现手机自动连接4g基站的免费wifi,有时候4g基站的免费wifi连接上就能上网(情景一),有时候需要你点击登录才能上网(情景二)。
    情景一,由于手机优先使用wifi网络,若有wifi网络就用wifi定位,不用gps定位,会造成定位精度下降的问题。
    情景二,就是典型的通而不达网络(又称受限网络),手机会收到网络正常通知,但是根本不能上网并且处于select状态的socket会出现立刻返回,并且监控不到异常的现象。
    所以对于定位精度达到30米或更高要求的应用(wifi定位的典型特征是速度为-1,经常出现精度值是65),一定要关闭wifi,防止手机自动连接wifi而使精度莫明奇妙的降低。
    以高德地图为例:
    高德有两种位置过滤位置信息的设置:设置过滤距离,设置期望精度。
    _mapView.distanceFilter = 20.0;
    // _mapView.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyHundredMeters;
    当你设置了过滤精度后,实际上当你的应用启动时,有3个精度都超过20米(达到65米精度)的点进入if(updatingLocation)的下面的语句。并不是你期望的位置坐标,以后还有精度达到20米–45米的点进入里面,所以是期望吗?不靠谱。

    -(void)mapView:(MAMapView *)mapView didUpdateUserLocation:(MAUserLocation *)userLocation
    updatingLocation:(BOOL)updatingLocation
    {
        if(updatingLocation)
        {
             //保存位置信息和位置相关操作,如画车子的运行轨迹
    
         }
    }

    言归正传,如何获得精度达到20米的点呢,当然要靠进度来判断了。注意若某片区域GPS信号不好,收不到精度达不到20米的位置信息,那么你可能过滤掉所有的位置信息,那么你的车在这个区域将没有轨迹。谁让你过滤的太狠呢!你对我太狠我人间暂时人间蒸发一段时间。因为我们的应用曹操专车,所以不考虑车子的垂直高度,只考虑水平精度,你若想控制水平精度,那么你就自己控制吧!若你对精度控制还不满意,建议再采取三点滤波法(取最近的三点,若第2个点误差太大,就干掉第二个点).
    正确的获取位置代码(不考虑垂直精度的场景)是:

    -(void)mapView:(MAMapView *)mapView didUpdateUserLocation:(MAUserLocation *)userLocation
    updatingLocation:(BOOL)updatingLocation
    {
    
    
    
        if(updatingLocation)
        {
                                         if(userLocation.location.horizontalAccuracy <= 20.0)
                {
                    //保存位置信息和位置相关操作,如画车子的运行轨迹
                }
    
    
         }
    }
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