3DOF Android 姿态跟踪 Demo

一个使用 Android 传感器的姿态跟踪可视化示例。应用通过 GLSurfaceView 渲染 3D 立方体，实时显示设备的三维姿态（俯仰、偏航、滚转），并在场景中固定显示物体。

注意：这是一个 3DOF（3自由度）姿态跟踪系统，只能跟踪设备的旋转状态，无法跟踪位置变化。

项目简介

• 实时读取设备传感器数据（优先使用旋转矢量传感器，备用方案为加速度计+磁力计）
• 计算设备的 3D 姿态矩阵（旋转状态）
• OpenGL ES 2.0 渲染：在场景中显示彩色立方体，跟随设备姿态变化
• 支持屏幕旋转自适应和触控交互

功能特性

• 姿态跟踪：实时计算设备的 3D 旋转姿态
• 传感器融合：
  • 优先使用系统提供的旋转矢量传感器（精度最高，无累积误差）
  • 备用方案：加速度计 + 磁力计手动计算姿态
• 渲染显示：
  • 彩色立方体在 3D 空间中固定显示
  • 立方体跟随设备姿态实时旋转
  • 深色背景配色，启用深度测试

架构说明

• app/src/main/java/com/olsc/t6dof/MainActivity.java：应用主入口，负责初始化传感器和 OpenGL 渲染视图
• app/src/main/java/com/olsc/t6dof/sensors/OrientationSensor.java：姿态传感器管理，处理旋转矢量传感器或加速度计+磁力计数据
• app/src/main/java/com/olsc/t6dof/render/ObjectRenderer.java：OpenGL ES 2.0 渲染器，负责 3D 立方体的渲染和姿态矩阵计算
• app/src/main/cpp/native-lib.cpp：JNI 原生库，提供矩阵运算和坐标变换功能

坐标系说明：

• 使用标准的 OpenGL 坐标系（右手坐标系）
• Y 轴向上，X 轴向右，Z 轴指向观察者
• 支持屏幕旋转自适应（0°、90°、180°、270°）

运行要求

• Android 8.0+（API 26）
• 设备具备以下传感器之一：
  • 旋转矢量传感器（推荐）
  • 或同时具备加速度计和磁力计
• 支持 OpenGL ES 2.0

传感器说明

• 优先使用旋转矢量传感器：系统级融合传感器，精度高且无累积漂移
• 备用方案：加速度计 + 磁力计组合，通过 getRotationMatrix() 计算姿态
• 采样率：使用 SENSOR_DELAY_GAME 模式，平衡性能和功耗

使用说明

• 打开应用后，系统会检测设备传感器支持情况
• 若设备缺少必要传感器，会提示并退出应用
• 移动设备观察立方体如何跟随设备姿态旋转
• 应用会自动适配屏幕旋转方向

技术特点

• 无位置跟踪：本系统仅为 3DOF 姿态跟踪，不涉及位置估计
• 实时性好：使用系统级旋转矢量传感器，延迟低，精度高
• 稳定性强：旋转矢量传感器内部已做传感器融合和误差校正
• 兼容性强：支持多种传感器配置，自动选择最优方案

目录结构

• app/src/main/java/com/olsc/t6dof/：Java 层源码
  • MainActivity.java：应用主入口
  • sensors/OrientationSensor.java：姿态传感器管理
  • render/ObjectRenderer.java：OpenGL 渲染器
• app/src/main/cpp/：C++ 原生代码
  • native-lib.cpp：JNI 实现和矩阵运算
  • CMakeLists.txt：构建配置
• app/src/main/AndroidManifest.xml：应用配置和权限声明

注意事项

• 这是 3DOF 姿态跟踪系统，不具备位置跟踪能力
• 旋转矢量传感器在大多数现代 Android 设备上都有良好支持
• 应用主要用于演示姿态跟踪效果，非生产级应用
• 磁力计可能受环境磁场干扰，影响航向精度

许可证

本项目采用 Apache License 2.0 许可证。详情请参见 LICENSE 文件。

贡献者