加速度计

1. 引言

Accelerometer、 LinearAccelerationSensor 和 GravitySensor API 扩展了 Generic Sensor API [GENERIC-SENSOR] 接口，以提供有关在设备定义的局部坐标系中施加到设备 X、Y 和 Z 轴上的加速度信息。

2. 示例

let sensor = new Accelerometer();
sensor.start();

sensor.onreading = () => {
    console.log("Acceleration along X-axis: " + sensor.x);
    console.log("Acceleration along Y-axis: " + sensor.y);
    console.log("Acceleration along Z-axis: " + sensor.z);
}

sensor.onerror = event => console.log(event.error.name, event.error.message);

let sensor = new GravitySensor({frequency: 5, referenceFrame: "screen"});

sensor.onreading = () => {
  if (sensor.y >= 9.8) {
    console.log("Web page is perpendicular to the ground.");
  }
}

sensor.start();

const shakeThreshold = 25;

let sensor = new LinearAccelerationSensor({frequency: 60});

sensor.addEventListener('reading', () => {
  if (sensor.x > shakeThreshold) {
    console.log("Shake detected.");
  }
});

sensor.start();

3. 用例和需求

用例和需求列在 Motion Sensors Explainer 和 Sensor use cases 文档中。

4. 安全与隐私考量

由加速度计等惯性传感器提供的传感器读数 可能被攻击者用于利用各种安全威胁，例如 按键记录、位置 跟踪、 指纹识别和用户 识别。

安全社区发表的研究论文，例如 [KEYSTROKEDEFENSE]， 表明 通过限制频率并不能完全消除成功攻击的风险，而限流 可能会极大影响有正当理由使用传感器的 Web 应用的实用性。

[TOUCHSIGNATURES] 和 [ACCESSORY] 研究论文 提出，实现可以 在惯性传感器使用中提供视觉指示和/或要求用户明确同意 访问传感器读数。这些缓解策略补充了 Generic Sensor API 通用缓解措施 中定义的缓解措施 [GENERIC-SENSOR]。

本规范定义了一个加速度计读数量化 算法（由 从最新读数获取值操作调用），以缓解 传感器校准指纹识别 [SENSORID] 以及依赖高精度传感器读数的攻击。量化算法的细节 遵循 W3C Privacy Interest Group 的建议。

5. Permissions Policy 集成

本规范利用由字符串 "accelerometer" 标识的策略控制特性，该特性定义于 [DEVICE-ORIENTATION]。

6. 模型

6.1. 加速度计

Accelerometer 传感器类型具有 以下关联数据：

扩展传感器接口

Accelerometer

传感器权限名称

"accelerometer"

传感器特性名称

"accelerometer"

权限撤销算法

以 "accelerometer" 调用通用传感器权限撤销 算法。

默认传感器

设备的主加速度计传感器。

虚拟传感器类型

"accelerometer"

对于 Accelerometer 传感器类型的一个 Sensor， 其最新读数包含 三个条目， 其键为 "x"、"y"、"z"，其值包含设备在相应轴上的加速度。

加速度是设备速度相对于时间的 变化率。其单位为米每二次方秒（m/s²）[SI]。

加速度测量的参考系必须是惯性的，例如处于自由 落体状态的设备会 在每个轴上提供 0（m/s²）的加速度值。

加速度 值的符号必须遵循局部坐标系中的右手约定（见下图）。

6.2. 线性加速度传感器

Linear Acceleration Sensor 传感器类型具有 以下关联数据：

扩展传感器接口

LinearAccelerationSensor

传感器权限名称

"accelerometer"

传感器特性名称

"accelerometer"

权限撤销算法

以 "accelerometer" 调用通用传感器权限 撤销算法。

虚拟传感器类型

"linear-acceleration"

对于 Linear Acceleration Sensor 传感器 类型的一个 Sensor， 其最新读数包含三个条目， 其键为 "x"、"y"、"z"，其值包含设备在相应轴上的线性加速度。

线性 加速度是施加到托管传感器的设备上的一种加速度， 不包含重力的贡献。

注：重力和线性加速度之间的关系在 Motion Sensors Explainer § gravity-and-linear-acceleration 中讨论。

6.3. 重力传感器

Gravity Sensor 传感器类型具有以下关联数据：

扩展传感器接口

GravitySensor

传感器权限名称

"accelerometer"

传感器特性名称

"accelerometer"

权限撤销算法

以 "accelerometer" 调用通用传感器权限 撤销算法。

虚拟传感器类型

"gravity"

对于 Gravity Sensor 传感器类型的一个 Sensor， 其最新读数包含 三个条目， 其键为 "x"、"y"、"z"，其值包含由于重力造成的、关于相应轴的加速度。

重力是设备加速度中 阻止其速度朝附近质量增加的分量。长时间处于自由落体状态的设备可能会计算出错误的重力值。

注：重力和线性加速度之间的关系在 Motion Sensors Explainer § gravity-and-linear-acceleration 中讨论。

6.4. 参考坐标系

局部坐标系表示 Accelerometer、 LinearAccelerationSensor 和 GravitySensor 读数的参考坐标系。它可以是设备坐标系 或屏幕坐标系。

设备坐标 系定义为绑定到物理设备的三维 笛卡尔坐标系（x、y、z）。 对于带显示器的设备，设备坐标系的原点是 设备显示器的中心。如果设备以其默认位置握持， Y 轴指向显示器顶部，X 轴指向 显示器右侧，而 Z 轴是 X 轴和 Y 轴的向量积， 它从显示器向外并朝向观看者。设备坐标系保持静止， 不受DOM 屏幕方向影响（见下图）。

屏幕坐标 系定义为绑定到DOM 屏幕的三维 笛卡尔坐标系（x、y、z）。 屏幕坐标系的原点位于 DOM 屏幕的中心。Y 轴始终指向 DOM 屏幕顶部， X 轴指向 DOM 屏幕右侧， Z 轴是 X 轴和 Y 轴的向量积，它从 DOM 屏幕 向外并朝向观看者（见下图）。

设备坐标系与屏幕坐标系之间的主要区别 在于屏幕坐标系始终跟随DOM 屏幕方向， 即如果当前方向类型 改变，它会相对于设备交换 X 轴和 Y 轴。相比之下，设备坐标系将始终相对于 设备保持静止。

7. API

7.1. Accelerometer 接口

[SecureContext, Exposed=Window]
interface Accelerometer : Sensor {
  constructor(optional AccelerometerSensorOptions options = {});
  readonly attribute double? x;
  readonly attribute double? y;
  readonly attribute double? z;
};

enum AccelerometerLocalCoordinateSystem { "device", "screen" };

dictionary AccelerometerSensorOptions : SensorOptions {
  AccelerometerLocalCoordinateSystem referenceFrame = "device";
};

Accelerometer 的受支持传感器选项为 "frequency" 和 "referenceFrame"。

7.1.1. Accelerometer.x

x 属性属于 Accelerometer 接口，它返回以 this 和 "x" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 x 轴的加速度。

7.1.2. Accelerometer.y

y 属性属于 Accelerometer 接口，它返回以 this 和 "y" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 y 轴的加速度。

7.1.3. Accelerometer.z

z 属性属于 Accelerometer 接口，它返回以 this 和 "z" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 z 轴的加速度。

7.2. LinearAccelerationSensor 接口

[SecureContext, Exposed=Window]
interface LinearAccelerationSensor : Accelerometer {
  constructor(optional AccelerometerSensorOptions options = {});
};

LinearAccelerationSensor 的受支持传感器选项为 "frequency" 和 "referenceFrame"。

7.2.1. LinearAccelerationSensor.x

x 属性属于 LinearAccelerationSensor 接口，它返回以 this 和 "x" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 x 轴的线性加速度。

7.2.2. LinearAccelerationSensor.y

y 属性属于 LinearAccelerationSensor 接口，它返回以 this 和 "y" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 y 轴的线性加速度。

7.2.3. LinearAccelerationSensor.z

z 属性属于 LinearAccelerationSensor 接口，它返回以 this 和 "z" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示沿 z 轴的线性加速度。

7.3. GravitySensor 接口

[SecureContext, Exposed=Window]
interface GravitySensor : Accelerometer {
  constructor(optional AccelerometerSensorOptions options = {});
};

GravitySensor 的受支持传感器选项为 "frequency" 和 "referenceFrame"。

7.3.1. GravitySensor.x

x 属性属于 GravitySensor 接口，它返回以 this 和 "x" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示由于 重力造成的沿 x 轴的加速度作用。

7.3.2. GravitySensor.y

y 属性属于 GravitySensor 接口，它返回以 this 和 "y" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示由于 重力造成的沿 y 轴的加速度作用。

7.3.3. GravitySensor.z

z 属性属于 GravitySensor 接口，它返回以 this 和 "z" 为参数调用 从最新读数获取值所得的结果。它表示由于 重力造成的沿 z 轴的加速度作用。

8. 抽象操作

8.1. 构造加速度计对象

8.2. 加速度计读数量化算法

Accelerometer 传感器类型定义了以下 读数量化算法：

9. 自动化

本节通过提供 Accelerometer 特定的虚拟传感器元数据， 扩展了 Generic Sensor API § 9 自动化。本规范使用的一些虚拟传感器类型定义于 [DEVICE-ORIENTATION]。

9.1. 加速度计自动化

accelerometer 虚拟传感器类型及其在 按类型虚拟传感器元数据映射 中对应的条目，定义于 Device Orientation and Motion § automation。

9.2. 线性加速度计自动化

linear-acceleration 虚拟传感器类型及其在 按类型虚拟传感器元数据映射 中对应的条目，定义于 Device Orientation and Motion § automation。

9.3. 重力自动化

按类型虚拟传感器元数据映射 必须具有以下条目：

键

"gravity"

值

一个虚拟传感器元数据，其读数解析算法为 解析 xyz 读数。

10. 致谢

感谢 Tobie Langel 在 Generic Sensor API 上的工作。

感谢 W3C Privacy Interest Group 和 Paul Jensen 提出并讨论传感器校准指纹识别缓解方案。