检测车内加速度（iPhone加速计）

我正在开发一款iPhone应用程序，我们试图计算一辆行驶中汽车的加速度。类似的应用程序已经实现了这一点（dynolicous），但不同的是，该应用程序设计用于一般城市驾驶，而不是在拖带上

这让我们想到了Dynolicous幸运地避免了的一个大问题：山丘。是的，希尔

这有两个重要阶段：校准和实际驾驶

我们最初的运行很简单，并承受了后果。在校准阶段，我在手机上取平均力，在跑步过程中，我只是从当前力中减去平均力，得到这一帧的当前加速度。这方面的问题是，典型的汽车所受的力远不止前进力——从转向凹坑到其他一切都会导致数值与实际发生的情况不同步

下一步是增加一个条件，即iPhone的方向必须使屏幕朝向汽车后部。使用这种方法，我试图只跟随z轴上的力，但这显然会导致问题，除非iPhone由于重力直接垂直

后来我做了一些三角学，我成功地从方程式中计算出了重力，所以iPhone实际上可以非常非常好地读取汽车

直到我撞上斜坡。当汽车的角度改变时，我突然感觉到加速和减速都没有意义，我们又一次失去了同步

和一个比我聪明得多的人在数学上交谈，会引出一个解决方案，这个解决方案我一直在尝试实现，时间比我愿意承认的要长。其步骤如下：

1） 在校准过程中，将重力测量为矢量，而不是尺寸。存储该向量。 2） 当汽车最初向前移动时，取运动矢量并减去重力。以此作为前进的动力。（暂时忽略用户案例中的困难，让我们专注于数学：） 3） 从正向矢量和重力矢量，构造一个平面。 4） 每当收到力时，将其投射到所述平面上，以消除侧向力等。 5） 然后，使用该力、已知的重力大小和已知的向前运动方向来求解一个三角形，从而得到向前矢量

在这个新系统中造成最大困难的问题不是步骤5，我已经到了所有数字看起来都应该是的地步。困难的部分实际上是前向向量的检测。我选择了大小超过重力的向量，然后从中取平均值，减去重力。（我正在做一些错误检查，以确保我没有仅仅因为iPhone加速计关了一点而使用力，这比我希望的更频繁）。但是如果我画出我正在使用的这些向量，它们实际上会以大约20-30度的角度变化，这会导致一些严重的误差。最终的结果是，该应用程序现在比以前更加不准确

所以基本上-所有你的数学和iPhone大脑都在那里-有任何明显的错误吗？有可能更好的解决方案吗？有什么有用的经验吗

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奖励：对第一个给出解决方案的答案给予250美元的奖励。

你需要一个陀螺仪。否则，在坡道上加速的汽车有多种配置，可以在加速计上产生完全相同的读数。它们将完全无法区分。这就是为什么惯性导航系统结合了陀螺仪和加速计

你不能这么做的原因是爱因斯坦说的！使用局部测量，无法区分重力和加速度。你确实有一些有用的非局部信息——假设这里的重力和那边几码的重力具有相同的值。但如果没有一种方法来进行所谓的“平行运输”，就无法比较两个不同位置的重力。这就是陀螺的作用

忘了250美元吧，但我想你应该给我一杯啤酒，以换取我为你节省的研发时间。：-）

一些想法：

• 重力是一个矢量，而不是一个量级
• 重力引起的加速度和其他力引起的加速度是无法区分的（你也无法区分转弯和翻车之间的区别）
• 如果你有两个加速计，你的运气可能会更好，但是你需要两部手机

如果是我，我会写一份免责声明，说“这在山上不起作用，使用笔直、水平的道路进行测试。”

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注：我喜欢回答的现金奖励，我一定会将其作为建议发布在meta.stackoverflow.com上：p

要解决这个问题，如果可能的话，你需要参考汽车外部的东西。可能使用GPS测量高程增益是最直接的方法。也就是说，使用测量的高程增益计算山丘的坡度，并使用此值补偿加速度测量

正如其他人所提到的，在非常深的层次上，没有办法区分重力和加速度；这被称为“宇宙观”（也是爱因斯坦最重要的见解之一）。因此，要解决这个问题，需要知道的不仅仅是加速度计的输出，这使得问题变得困难。有关解决此问题的各种方法，请参阅

你最好的希望是参考车外的东西，比如GPS信号，或者图片来测量车外东西位置的变化，或者地球磁场等。因为这将发生在很多金属（汽车）附近，地球磁场可能很难测量，一些参考物体（如太阳）的连续照片是ob