refactor: 加速度计改为倾斜角度检测（v5，成熟方案）
之前基于Z轴单值的方案（v1~v4）无法同时满足灵敏度和防误触， 因为原始Z值在运动中剧烈跳动（-2~18），滤波也难以完全消除。 v5改用倾斜角度（Android Wear/小米手环同类思路）： - tiltAngle = atan2(z, sqrt(x²+y²)) × 180/π - 角度值天然比原始Z值稳定（atan2归一化消除加速度大小波动） - 手臂下垂 ~15°，看表姿势 ~70°，小幅摆动 ~35° - 低通滤波(α=0.8)进一步平滑 + 三态状态机 - DOWN(<30°) → TRIGGERED(>50°,亮屏) → DOWN(<30°) Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
dongliang
@@ -10,22 +10,26 @@ import dagger.hilt.android.qualifiers.ApplicationContext
|
||||
import timber.log.Timber
|
||||
import javax.inject.Inject
|
||||
import javax.inject.Singleton
|
||||
import kotlin.math.atan2
|
||||
import kotlin.math.sqrt
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* FISE 手表加速度计抬手亮屏实现
|
||||
*
|
||||
* 双模式策略：
|
||||
* - 方案D：TYPE_WRIST_TILT_GESTURE（type=26），系统级手势识别，最省电最准确
|
||||
* - 方案C：TYPE_ACCELEROMETER + 低通滤波 + 状态机，作为降级方案
|
||||
* - 方案E：倾斜角度检测 + 低通滤波 + 状态机，成熟方案（Android Wear/小米手环同类思路）
|
||||
*
|
||||
* 方案C核心逻辑（v4 低通滤波）：
|
||||
* 对原始Z轴数据做低通滤波，去除运动抖动/尖峰，只保留重力方向（手臂朝向）。
|
||||
* 用状态机跟踪手臂姿态：DOWN（下垂）→ 滤波值超过阈值 → 亮屏。
|
||||
* 方案E核心逻辑（v5 倾斜角度）：
|
||||
* 用加速度计三轴(x,y,z)计算手表面与水平面的倾斜角度：
|
||||
* tiltAngle = atan2(z, sqrt(x²+y²)) × 180/π
|
||||
*
|
||||
* 低通滤波优势：
|
||||
* - 原始值跳动 2→12→3→10 → 滤波后平滑 5.2→6.2→5.7→6.3
|
||||
* - 手臂稳定抬起 → filteredZ 缓慢上升到 ~8-9
|
||||
* - 小幅摆动 → filteredZ 收敛到振荡均值 ~5-6，不超过触发阈值
|
||||
* 倾斜角度比原始Z值稳定得多（atan2 归一化消除了加速度大小波动）：
|
||||
* - 手臂下垂：角度 10~25°（稳定） vs Z值 1~3（跳动大）
|
||||
* - 看表姿势：角度 55~75°（稳定） vs Z值 7~9（跳动大）
|
||||
* - 小幅摆动：角度 30~45°（小幅） vs Z值 -2~18（剧烈跳动）
|
||||
*
|
||||
* 再对角度做低通滤波 + 状态机，实现稳定的抬手检测。
|
||||
*/
|
||||
@Singleton
|
||||
class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
@@ -34,12 +38,12 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
) : AccelerometerWakeController, SensorEventListener {
|
||||
|
||||
companion object {
|
||||
/** 低通滤波系数（0~1，越大越平滑。0.8在SENSOR_DELAY_NORMAL下约1.5秒达到稳定值） */
|
||||
/** 低通滤波系数（作用于角度值，0.8 约 1~2 秒达到稳定） */
|
||||
private const val ALPHA = 0.8f
|
||||
/** 下垂阈值：滤波后Z低于此值认为手臂已下垂，进入DOWN状态 */
|
||||
private const val Z_DOWN = 4f
|
||||
/** 抬起阈值：滤波后Z高于此值认为手臂已抬起，触发亮屏 */
|
||||
private const val Z_UP = 7f
|
||||
/** 下垂角度阈值（度）：滤波后角度低于此值认为手臂已下垂 */
|
||||
private const val ANGLE_DOWN = 30f
|
||||
/** 抬起角度阈值（度）：滤波后角度高于此值认为手臂已抬起看表 */
|
||||
private const val ANGLE_UP = 50f
|
||||
}
|
||||
|
||||
private val sensorManager = context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
|
||||
@@ -51,25 +55,25 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
/** 是否已启动 */
|
||||
private var started = false
|
||||
|
||||
// === 方案C：低通滤波 + 状态机 ===
|
||||
// === 方案E：倾斜角度 + 低通滤波 + 状态机 ===
|
||||
|
||||
/** 低通滤波后的Z值 */
|
||||
private var filteredZ = 0f
|
||||
/** 是否已初始化滤波值（第一个采样直接赋值，不做滤波） */
|
||||
/** 低通滤波后的倾斜角度（度） */
|
||||
private var filteredAngle = 0f
|
||||
/** 是否已初始化滤波值 */
|
||||
private var filterInitialized = false
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 手臂状态机
|
||||
* - UNKNOWN: 初始状态，等待首次进入DOWN
|
||||
* - DOWN: 手臂下垂（filteredZ < Z_DOWN），等待抬手
|
||||
* - TRIGGERED: 已触发亮屏，等待手臂放下后重新进入DOWN
|
||||
* - UNKNOWN: 初始状态，等待首次进入 DOWN
|
||||
* - DOWN: 手臂下垂（角度 < ANGLE_DOWN），等待抬手
|
||||
* - TRIGGERED: 已触发亮屏，等待手臂放下后重新进入 DOWN
|
||||
*/
|
||||
private enum class ArmState { UNKNOWN, DOWN, TRIGGERED }
|
||||
private var armState = ArmState.UNKNOWN
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 开始监听传感器
|
||||
* 优先尝试 WRIST_TILT（方案D），不支持则降级 ACCELEROMETER（方案C）
|
||||
* 优先尝试 WRIST_TILT（方案D），不支持则降级倾斜角度检测（方案E）
|
||||
*/
|
||||
override fun start() {
|
||||
if (started) return
|
||||
@@ -84,13 +88,13 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 方案C：降级使用加速度计 + 低通滤波
|
||||
// 方案E：降级使用加速度计倾斜角度检测
|
||||
val accelerometer = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)
|
||||
if (accelerometer != null) {
|
||||
sensorManager.registerListener(this, accelerometer, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL)
|
||||
useWristTilt = false
|
||||
started = true
|
||||
Timber.i("抬手亮屏: 使用方案C（加速度计+低通滤波），WRIST_TILT不可用")
|
||||
Timber.i("抬手亮屏: 使用方案E（倾斜角度+低通滤波），WRIST_TILT不可用")
|
||||
} else {
|
||||
Timber.w("抬手亮屏: 无可用传感器，功能不可用")
|
||||
}
|
||||
@@ -114,7 +118,7 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
/** 恢复检测 */
|
||||
override fun resume() {
|
||||
paused = false
|
||||
resetState() // 恢复时重置，避免暂停期间积累的数据干扰
|
||||
resetState()
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 已恢复")
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -129,60 +133,69 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 方案C：低通滤波 + 状态机
|
||||
detectWristRaise(event.values[2])
|
||||
// 方案E：三轴倾斜角度检测
|
||||
detectWristRaise(event.values[0], event.values[1], event.values[2])
|
||||
}
|
||||
|
||||
override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor?, accuracy: Int) {
|
||||
// 精度变化无需处理
|
||||
}
|
||||
override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor?, accuracy: Int) {}
|
||||
|
||||
// === 方案C 核心逻辑 ===
|
||||
// === 方案E 核心逻辑 ===
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* 低通滤波 + 状态机检测抬手
|
||||
* 倾斜角度 + 低通滤波 + 状态机
|
||||
*
|
||||
* 1. 对原始Z值做低通滤波，去除运动尖峰，保留重力方向
|
||||
* 2. 状态机：
|
||||
* UNKNOWN ──[filteredZ < Z_DOWN]──► DOWN ──[filteredZ > Z_UP]──► TRIGGERED(亮屏)
|
||||
* ▲ │
|
||||
* └──[filteredZ < Z_DOWN]─────────┘
|
||||
* 1. 用三轴加速度计算手表面与水平面的倾斜角度（0~90°）
|
||||
* tiltAngle = atan2(z, sqrt(x²+y²)) × 180/π
|
||||
* - 手表面朝上（看表）：~70°
|
||||
* - 手臂自然下垂：~15°
|
||||
* - 角度值天然比原始 Z 值稳定（atan2 归一化消除加速度大小波动）
|
||||
*
|
||||
* 2. 低通滤波进一步平滑角度值
|
||||
*
|
||||
* 3. 状态机：
|
||||
* UNKNOWN ──[angle < 30°]──► DOWN ──[angle > 50°]──► TRIGGERED(亮屏)
|
||||
* ▲ │
|
||||
* └────[angle < 30°]───────────┘
|
||||
*/
|
||||
private fun detectWristRaise(rawZ: Float) {
|
||||
// 低通滤波：去除高频抖动，保留手臂朝向
|
||||
private fun detectWristRaise(x: Float, y: Float, z: Float) {
|
||||
// 计算倾斜角度（手表面与水平面的夹角，0~90°）
|
||||
val horizontal = sqrt(x * x + y * y)
|
||||
val rawAngle = Math.toDegrees(atan2(z.toDouble(), horizontal.toDouble())).toFloat()
|
||||
|
||||
// 低通滤波：平滑角度变化
|
||||
if (!filterInitialized) {
|
||||
filteredZ = rawZ
|
||||
filteredAngle = rawAngle
|
||||
filterInitialized = true
|
||||
} else {
|
||||
filteredZ = ALPHA * filteredZ + (1 - ALPHA) * rawZ
|
||||
filteredAngle = ALPHA * filteredAngle + (1 - ALPHA) * rawAngle
|
||||
}
|
||||
|
||||
// DEBUG: 输出滤波值和状态（正式发布时删除）
|
||||
Timber.v("抬手亮屏: raw=%.1f filtered=%.1f state=%s (阈值: DOWN<%.0f UP>%.0f)",
|
||||
rawZ, filteredZ, armState.name, Z_DOWN, Z_UP)
|
||||
// DEBUG: 输出角度和状态（正式发布时删除）
|
||||
Timber.v("抬手亮屏: raw=%.0f° filtered=%.0f° state=%s (阈值: DOWN<%.0f° UP>%.0f°)",
|
||||
rawAngle, filteredAngle, armState.name, ANGLE_DOWN, ANGLE_UP)
|
||||
|
||||
// 状态机转换
|
||||
when (armState) {
|
||||
ArmState.UNKNOWN -> {
|
||||
// 初始状态：等待手臂明确下垂
|
||||
if (filteredZ < Z_DOWN) {
|
||||
if (filteredAngle < ANGLE_DOWN) {
|
||||
armState = ArmState.DOWN
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 UNKNOWN→DOWN (filteredZ=%.1f)", filteredZ)
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 UNKNOWN→DOWN (angle=%.0f°)", filteredAngle)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
ArmState.DOWN -> {
|
||||
// 手臂下垂状态：检测是否抬起
|
||||
if (filteredZ > Z_UP) {
|
||||
// 手臂下垂：检测是否抬起到看表姿势
|
||||
if (filteredAngle > ANGLE_UP) {
|
||||
wakeScreenIfOff()
|
||||
armState = ArmState.TRIGGERED
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 DOWN→TRIGGERED (filteredZ=%.1f)", filteredZ)
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 DOWN→TRIGGERED (angle=%.0f°)", filteredAngle)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
ArmState.TRIGGERED -> {
|
||||
// 已触发状态：等待手臂重新放下
|
||||
if (filteredZ < Z_DOWN) {
|
||||
// 已触发：等待手臂放下
|
||||
if (filteredAngle < ANGLE_DOWN) {
|
||||
armState = ArmState.DOWN
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 TRIGGERED→DOWN (filteredZ=%.1f)", filteredZ)
|
||||
Timber.d("抬手亮屏: 状态 TRIGGERED→DOWN (angle=%.0f°)", filteredAngle)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -198,7 +211,7 @@ class FiseAccelerometerWake @Inject constructor(
|
||||
|
||||
/** 重置状态 */
|
||||
private fun resetState() {
|
||||
filteredZ = 0f
|
||||
filteredAngle = 0f
|
||||
filterInitialized = false
|
||||
armState = ArmState.UNKNOWN
|
||||
}
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user