H5 运动传感器：DeviceMotionEvent

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William 发表于 2025/09/08 17:04:39 2025/09/08
【摘要】 1. 引言在移动设备智能化与交互体验升级的浪潮中，用户对“基于设备运动状态感知”的应用需求愈发强烈——从赛车游戏的真实加速感、运动健康类 App 的步数统计与动作识别，到 AR/VR 场景中的惯性导航，这些功能的核心均依赖于设备对自身运动状态（如加速度、旋转速率、重力方向）的精准感知。HTML5 标准通过 ​​DeviceMotionEvent​​ API 为前端开发者提供了标准化、跨浏览器...


1. 引言

在移动设备智能化与交互体验升级的浪潮中，用户对“基于设备运动状态感知”的应用需求愈发强烈——从赛车游戏的真实加速感、运动健康类 App 的步数统计与动作识别，到 AR/VR 场景中的惯性导航，这些功能的核心均依赖于设备对自身运动状态（如加速度、旋转速率、重力方向）的精准感知。HTML5 标准通过 ​​DeviceMotionEvent​​ API 为前端开发者提供了标准化、跨浏览器的设备运动数据访问能力，允许网页直接获取设备底层的 ​​加速度（包括重力影响与纯净线性加速度）、旋转速率（陀螺仪数据）、重力向量​​ 等关键信息，无需依赖原生应用（如 Android/iOS SDK）或第三方插件（如 Flash）。

本文将围绕 H5 DeviceMotionEvent 展开，从技术背景、应用场景、代码实现到原理解析、测试方法及未来挑战，帮助开发者全面掌握这一关键 API 的使用技巧与最佳实践，解决实际开发中的常见痛点（如数据噪声处理、坐标系适配），最终实现稳定可靠的运动感知交互体验。

2. 技术背景

​​2.1 DeviceMotionEvent 的诞生与标准化​​

早期移动设备（如初代 iPhone、Android 手机）通过原生 SDK（如 iOS 的 Core Motion、Android 的 SensorManager）提供设备运动数据，但网页若要获取这些信息需依赖原生应用桥接（如 Hybrid 开发中的 JSBridge），开发成本高且跨平台兼容性差。为解决这一痛点，​​W3C 于 2011 年提出并逐步标准化了 DeviceMotionEvent API​​，将其纳入 HTML5 规范，允许网页通过 JavaScript 直接监听设备硬件传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计）的融合数据，无需用户安装额外插件或原生应用支持。

目前，主流移动浏览器（Chrome Mobile、Safari Mobile、Firefox Mobile）及部分桌面浏览器（如 Chrome Desktop 的实验性支持）均实现了该 API，覆盖超过 90% 的现代智能手机用户。

​​2.2 设备运动数据的来源与传感器原理​​

DeviceMotionEvent 的数据来源于设备内部的 ​​惯性传感器组合​​（通常包括加速度计、陀螺仪和磁力计），各传感器分工协作提供不同维度的运动信息：

  • ​​加速度计（Accelerometer）​​：测量设备在三个轴（X/Y/Z）上的 ​​线性加速度（包括重力影响）​​，单位为 m/s²（米每二次方秒）；
  • ​​陀螺仪（Gyroscope）​​：测量设备绕三个轴（X/Y/Z）的 ​​角速度（旋转速率）​​，单位为 rad/s（弧度每秒）；
  • ​​磁力计（Magnetometer）​​：辅助校正重力方向（部分浏览器通过融合算法分离“纯净线性加速度”）。

浏览器将这些传感器的原始数据融合处理后，通过 DeviceMotionEvent 暴露以下核心参数（单位根据参数不同而异）：

  • ​​acceleration​​：包含 x/y/z 属性，表示设备在三个轴上的 ​​线性加速度（含重力）​​（单位：m/s²，可能为 null 若设备不支持）；
  • ​​accelerationIncludingGravity​​：包含 x/y/z 属性，表示设备在三个轴上的 ​​线性加速度（强制包含重力）​​（单位：m/s²，兼容性更好）；
  • ​​rotationRate​​：包含 alpha/beta/gamma 属性（注意与 DeviceOrientationEvent 不同），表示设备绕三个轴的 ​​角速度（旋转速率）​​（单位：rad/s）；
  • ​​gravity​​：包含 x/y/z 属性，表示设备当前的重力向量（单位：m/s²，部分浏览器支持）；
  • ​​interval​​：表示两次事件之间的时间间隔（单位：毫秒），用于计算瞬时速度或位移（需积分）。

​​2.3 核心优势与局限性​​

  • ​​优势​​：
    • 跨平台兼容：一套代码适配 iOS Safari、Android Chrome 等主流移动浏览器；
    • 实时性强：传感器数据以高频（通常 60Hz）推送，适合需要快速响应的交互（如游戏控制）；
    • 多维度数据：同时提供加速度、旋转速率与重力向量，支持复杂运动分析（如步数检测、倾斜角度计算）。
  • ​​局限性​​：
    • 数据噪声：传感器可能存在轻微漂移（如长时间静止时加速度不为零），需滤波处理；
    • 坐标系差异：不同设备的 X/Y/Z 轴定义可能不同（如部分手机屏幕横竖屏切换时坐标系反转）；
    • 用户授权要求：部分浏览器（如 iOS 13+ 的 Safari）在后台监听时可能受限（需前台运行）。

3. 应用使用场景

​​3.1 场景1：运动健康类应用（如步数统计/跑步监测）​​

  • ​​需求​​：通过分析设备在 Z 轴（垂直方向）的 ​​线性加速度变化​​（如走路时每步产生的周期性峰值），统计用户步数或计算运动距离（需结合身高/步幅模型）。

​​3.2 场景2：重力感应游戏（如赛车/飞行模拟）​​

  • ​​需求​​：玩家通过倾斜手机控制游戏角色的移动方向（如通过 rotationRate.beta（前后倾斜）和 rotationRate.gamma（左右倾斜）调整赛车转向），或根据设备的 ​​线性加速度（acceleration.x/y/z）​​ 实现“甩动加速”功能。

​​3.3 场景3：AR/VR 惯性导航（如室内定位辅助）​​

  • ​​需求​​：通过持续监听设备的 ​​加速度与旋转速率​​，结合初始位置计算短时间内的位移与方向变化（如用户在商场内通过“摇一摇”校准起点后，实时更新当前位置）。

​​3.4 场景4：设备姿态检测（如工业巡检工具）​​

  • ​​需求​​：巡检员通过企业内网网页记录设备的安装姿态（如管道传感器的倾斜角度），通过 accelerationIncludingGravity 计算设备的 ​​俯仰角（Pitch）和横滚角（Roll）​​，确保安装符合标准（如垂直度偏差≤5°）。

4. 不同场景下的详细代码实现

​​4.1 环境准备​​

  • ​​开发工具​​：任意支持 HTML5 的代码编辑器（如 VS Code）、Chrome/Firefox/Safari 移动浏览器（推荐真机测试）；
  • ​​核心 API​​：window.DeviceMotionEvent（需用户手势触发，部分浏览器要求 HTTPS）；
  • ​​注意事项​​：
    • 生产环境必须为 HTTPS（本地开发可用 http://localhost 或 http://127.0.0.1）；
    • iOS 13+ 的 Safari 需用户主动交互（如点击按钮）后才能监听运动事件；
    • 部分旧设备可能不支持 acceleration 或 rotationRate 参数。

​​4.2 基础代码：实时显示设备运动数据（通用示例）​​

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>H5 设备运动监听示例</title>
  <style>
    body { font-family: Arial, sans-serif; text-align: center; padding: 20px; }
    #result { 
      margin-top: 20px; 
      padding: 15px; 
      border: 1px solid #ddd; 
      border-radius: 8px; 
      background: #f9f9f9;
      max-width: 300px;
      margin-left: auto;
      margin-right: auto;
    }
    .data-item { margin: 10px 0; font-size: 14px; }
    .error { color: red; }
    .success { color: green; }
    button { 
      padding: 10px 20px; 
      font-size: 16px; 
      margin: 10px; 
      cursor: pointer;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>设备运动数据监听（加速度/旋转速率）</h1>
  <p>请在移动设备上访问此页面，并倾斜/摇晃设备查看数据变化</p>
  <button id="startBtn">开始监听运动</button>
  <div id="result">
    <p class="success">点击按钮开始监听设备运动</p>
    <div id="motionData" style="display: none;">
      <div class="data-item">🚀 加速度 (X/Y/Z): <span id="accX">0</span>, <span id="accY">0</span>, <span id="accZ">0</span> m/s²</div>
      <div class="data-item">🌍 加速度（含重力） (X/Y/Z): <span id="accIGX">0</span>, <span id="accIGY">0</span>, <span id="accIGZ">0</span> m/s²</div>
      <div class="data-item">🌀 旋转速率 (Beta/Gamma): <span id="rotBeta">0</span>, <span id="rotGamma">0</span> rad/s</div>
    </div>
  </div>

  <script>
    const startBtn = document.getElementById('startBtn');
    const resultDiv = document.getElementById('result');
    const motionDataDiv = document.getElementById('motionData');
    const accX = document.getElementById('accX');
    const accY = document.getElementById('accY');
    const accZ = document.getElementById('accZ');
    const accIGX = document.getElementById('accIGX');
    const accIGY = document.getElementById('accIGY');
    const accIGZ = document.getElementById('accIGZ');
    const rotBeta = document.getElementById('rotBeta');
    const rotGamma = document.getElementById('rotGamma');

    // 检查浏览器是否支持 DeviceMotionEvent
    if (!window.DeviceMotionEvent) {
      resultDiv.innerHTML = '<p class="error">❌ 您的浏览器不支持设备运动监听！</p>';
      startBtn.disabled = true;
      return;
    }

    let isListening = false;

    // 开始监听按钮点击事件
    startBtn.addEventListener('click', () => {
      if (isListening) return; // 避免重复监听

      // iOS 13+ 需用户手势触发后才能监听（通过按钮点击已满足）
      window.addEventListener('devicemotion', handleMotion);

      isListening = true;
      startBtn.textContent = '停止监听';
      motionDataDiv.style.display = 'block';
      resultDiv.innerHTML = '<p class="success">✅ 正在监听设备运动，请倾斜/摇晃设备...</p>';
    });

    // 处理运动数据回调
    function handleMotion(event) {
      // 加速度（可能为 null，若设备不支持）
      const acceleration = event.acceleration;
      if (acceleration) {
        accX.textContent = acceleration.x ? acceleration.x.toFixed(2) : 'N/A';
        accY.textContent = acceleration.y ? acceleration.y.toFixed(2) : 'N/A';
        accZ.textContent = acceleration.z ? acceleration.z.toFixed(2) : 'N/A';
      } else {
        accX.textContent = 'N/A'; accY.textContent = 'N/A'; accZ.textContent = 'N/A';
      }

      // 加速度（强制包含重力，兼容性更好）
      const accelerationIncludingGravity = event.accelerationIncludingGravity;
      if (accelerationIncludingGravity) {
        accIGX.textContent = accelerationIncludingGravity.x ? accelerationIncludingGravity.x.toFixed(2) : 'N/A';
        accIGY.textContent = accelerationIncludingGravity.y ? accelerationIncludingGravity.y.toFixed(2) : 'N/A';
        accIGZ.textContent = accelerationIncludingGravity.z ? accelerationIncludingGravity.z.toFixed(2) : 'N/A';
      } else {
        accIGX.textContent = 'N/A'; accIGY.textContent = 'N/A'; accIGZ.textContent = 'N/A';
      }

      // 旋转速率（部分浏览器可能为 null）
      const rotationRate = event.rotationRate;
      if (rotationRate) {
        rotBeta.textContent = rotationRate.beta ? rotationRate.beta.toFixed(2) : 'N/A';   // 前后倾斜（绕 X 轴）
        rotGamma.textContent = rotationRate.gamma ? rotationRate.gamma.toFixed(2) : 'N/A'; // 左右倾斜（绕 Y 轴）
      } else {
        rotBeta.textContent = 'N/A'; rotGamma.textContent = 'N/A';
      }
    }

    // 停止监听（可选：通过另一个按钮或自动停止）
    // window.removeEventListener('devicemotion', handleMotion);
  </script>
</body>
</html>

​​代码解析​​

  • ​​核心事件​​：window.addEventListener('devicemotion', callback)

    • 监听设备的运动变化，回调函数接收一个 DeviceMotionEvent 对象，包含 acceleration（线性加速度）、accelerationIncludingGravity（含重力的线性加速度）、rotationRate（旋转速率）等参数；
    • 注意：部分旧设备可能不支持某些参数（如 acceleration），此时返回值为 null，代码中通过条件判断显示 'N/A'。

  • ​​用户交互要求​​：iOS 13+ 的 Safari 浏览器要求运动监听必须在用户手势（如点击按钮）后触发，否则监听无效（这是隐私保护机制）。

  • ​​关键参数说明​​：

    • event.acceleration.x/y/z：设备在三个轴上的线性加速度（不含重力，单位：m/s²），可能因设备不支持返回 null；
    • event.accelerationIncludingGravity.x/y/z：设备在三个轴上的线性加速度（强制包含重力，单位：m/s²），兼容性更好；
    • event.rotationRate.beta/gamma：设备绕 X 轴（前后倾斜）和 Y 轴（左右倾斜）的旋转速率（单位：rad/s），用于检测倾斜变化；

​​4.3 进阶代码：基于运动数据的步数统计（简化版）​​

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>简易步数统计（基于垂直加速度）</title>
  <style>
    body { font-family: Arial, sans-serif; text-align: center; padding: 20px; }
    #stepResult { 
      margin-top: 20px; 
      padding: 15px; 
      border: 1px solid #ddd; 
      border-radius: 8px; 
      background: #f9f9f9;
      max-width: 300px;
      margin-left: auto;
      margin-right: auto;
    }
    .step-count { font-size: 24px; font-weight: bold; color: #007bff; }
    .error { color: red; }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>简易步数统计（摇晃手机模拟走路）</h1>
  <p>通过检测设备垂直方向（Z 轴）的加速度峰值变化，统计“步数”（实际开发中需更复杂的滤波算法）</p>
  <button id="startStepBtn">开始统计步数</button>
  <div id="stepResult">
    <p>步数: <span id="stepCount" class="step-count">0</span></p>
    <p class="error" id="errorMsg" style="display: none;">请在移动设备上测试（需支持加速度传感器）</p>
  </div>

  <script>
    const startStepBtn = document.getElementById('startStepBtn');
    const stepCountSpan = document.getElementById('stepCount');
    const errorMsg = document.getElementById('errorMsg');
    const stepResultDiv = document.getElementById('stepResult');

    let stepCount = 0;
    let lastAccelerationZ = 0;
    let isListening = false;

    // 检查是否为移动设备（简单判断，实际需更严谨）
    const isMobile = /Android|iPhone|iPad|iPod|BlackBerry|IEMobile|Opera Mini/i.test(navigator.userAgent);
    if (!isMobile) {
      errorMsg.style.display = 'block';
      startStepBtn.disabled = true;
    }

    startStepBtn.addEventListener('click', () => {
      if (isListening) return;

      if (!window.DeviceMotionEvent) {
        errorMsg.textContent = '您的浏览器不支持设备运动监听！';
        errorMsg.style.display = 'block';
        return;
      }

      window.addEventListener('devicemotion', handleStepDetection);
      isListening = true;
      startStepBtn.textContent = '停止统计';
      errorMsg.style.display = 'none';
      stepResultDiv.innerHTML = '<p>摇动手机模拟走路，系统将检测垂直加速度峰值并统计步数</p><p>步数: <span id="stepCount" class="step-count">0</span></p>';
    });

    function handleStepDetection(event) {
      const accelerationIncludingGravity = event.accelerationIncludingGravity;
      if (!accelerationIncludingGravity) return;

      const accelerationZ = accelerationIncludingGravity.z; // 垂直方向加速度（Z 轴）
      if (accelerationZ === null) return;

      // 简单阈值检测：当垂直加速度超过 15 m/s²（走路时每步的典型峰值）且与上次峰值间隔足够时，计为一步
      const threshold = 15; // 阈值需根据实际测试调整
      const minInterval = 300; // 最小步间隔（毫秒，避免同一动作多次计数）
      const currentTime = Date.now();

      if (Math.abs(accelerationZ) > threshold && Math.abs(accelerationZ - lastAccelerationZ) > 5) {
        stepCount++;
        stepCountSpan.textContent = stepCount;
        lastAccelerationZ = accelerationZ;
        console.log('检测到一步！当前 Z 轴加速度:', accelerationZ);
      }

      lastAccelerationZ = accelerationZ;
    }

    // 停止监听（可选）
    // window.removeEventListener('devicemotion', handleStepDetection);
  </script>
</body>
</html>

​​代码解析​​

  • ​​核心逻辑​​：通过监听 accelerationIncludingGravity.z（垂直方向的线性加速度，包含重力），检测其峰值变化（如走路时每步产生的周期性加速度超过阈值 15 m/s²），统计“步数”；
  • ​​简化处理​​：实际步数统计需更复杂的算法（如低通滤波去除噪声、动态阈值调整），此处仅作演示；
  • ​​用户交互​​：点击按钮启动监听，摇晃手机模拟走路动作，页面实时更新步数。

5. 原理解释

​​5.1 DeviceMotionEvent 的工作流程​​

当开发者监听 devicemotion 事件时，浏览器内部执行以下步骤：

  1. ​​传感器数据采集​​：设备硬件（加速度计、陀螺仪、磁力计）实时采集原始数据（如线性加速度、角速度、磁场强度）；
  2. ​​数据融合处理​​：浏览器将多传感器数据融合，计算出设备的 ​​线性加速度（含/不含重力）、旋转速率、重力向量​​，并校正传感器噪声（如低通滤波去除高频抖动）；
  3. ​​事件触发​​：当运动状态发生变化（如加速度超过阈值或旋转速率突变）时，浏览器触发 devicemotion 事件，并将最新的运动参数（如 acceleration.x、rotationRate.beta）通过回调函数传递给开发者；
  4. ​​开发者处理​​：前端代码通过回调函数获取运动数据，实现具体交互逻辑（如步数统计、游戏控制）。

​​5.2 核心参数详解​​

参数 名称 单位 描述 典型应用场景
acceleration.x/y/z 线性加速度（含重力） m/s² 设备在三个轴上的线性加速度（包含重力影响），可能为 null（设备不支持） 检测设备整体运动（如摇晃）
accelerationIncludingGravity.x/y/z 线性加速度（强制含重力） m/s² 兼容性更好的线性加速度（始终包含重力），推荐优先使用 步数统计、倾斜角度计算
rotationRate.beta/gamma 旋转速率（角速度） rad/s 设备绕 X 轴（前后倾斜）和 Y 轴（左右倾斜）的旋转速率 重力感应游戏（倾斜控制）
gravity.x/y/z 重力向量 m/s² 设备当前的重力方向（部分浏览器支持） 精确计算设备姿态（如俯仰角）
interval 事件间隔 毫秒 两次运动事件之间的时间差（用于积分计算速度/位移） 高级运动分析（如位移估算）

6. 核心特性

特性 说明
​​多维度数据​​ 同时提供加速度（含/不含重力）、旋转速率与重力向量，覆盖线性与旋转运动
​​实时高频​​ 传感器数据通常以 60Hz 频率推送，适合快速响应的交互（如游戏控制）
​​跨平台兼容​​ 支持 iOS Safari、Android Chrome 等主流移动浏览器
​​无需原生依赖​​ 纯前端实现，无需调用 Android/iOS 原生 SDK
​​用户隐私保护​​ 部分浏览器要求用户手势触发（如 iOS 13+），避免未经授权的数据采集

7. 原理流程图及原理解释

​​7.1 DeviceMotionEvent 工作流程图​​

graph TD
    A[开发者监听 devicemotion 事件] --> B{浏览器是否支持?}
    B -->|否| C[返回错误: "不支持设备运动监听"]
    B -->|是| D[用户手势触发（如点击按钮）]
    D --> E[浏览器激活传感器监听]
    E --> F[设备硬件采集原始数据（加速度计/陀螺仪/磁力计）]
    F --> G[浏览器融合数据并计算加速度/旋转速率/重力]
    G --> H{运动状态是否变化?}
    H -->|否| G
    H -->|是（加速度/旋转速率突变）| I[触发 devicemotion 事件]
    I --> J[回调函数接收加速度/旋转速率等参数]
    J --> K[开发者实现交互逻辑]

​​7.2 原理解释​​

  • ​​传感器融合​​：浏览器通过算法将加速度计的线性加速度、陀螺仪的角速度、磁力计的磁场强度融合，消除单一传感器的误差（如加速度计的噪声、陀螺仪的漂移），提供更稳定的运动数据；
  • ​​阈值触发​​：为避免频繁触发事件（如设备微小抖动），浏览器仅在运动参数变化超过一定阈值（如加速度变化 1 m/s² 或旋转速率变化 0.1 rad/s）时才推送事件，平衡性能与实时性；
  • ​​用户手势要求​​：iOS 13+ 等浏览器出于隐私考虑，要求运动监听必须在用户主动交互（如点击、触摸）后启动，防止网页在后台偷偷获取设备运动信息。

8. 环境准备

​​8.1 开发与测试环境​​

  • ​​操作系统​​：Android/iOS 移动设备（推荐真机测试，桌面浏览器仅部分支持）；
  • ​​浏览器​​：Chrome Mobile（Android）、Safari Mobile（iOS）、Firefox Mobile（支持较完整）；
  • ​​开发工具​​：VS Code（编写 HTML/JS 代码）、Chrome DevTools（通过远程调试连接真机）；
  • ​​注意事项​​：
    • 生产环境必须为 HTTPS（本地开发可用 http://localhost）；
    • 部分旧设备（如低端 Android 机型）可能不支持所有参数（如 rotationRate），需做兼容性处理。

​​8.2 兼容性检测代码​​

// 检查浏览器是否支持 DeviceMotionEvent
if (!window.DeviceMotionEvent) {
  console.error('当前浏览器不支持设备运动监听！');
} else {
  // 检查是否需要用户手势触发（如 iOS 13+）
  const needsUserGesture = /iPad|iPhone|iPod/.test(navigator.userAgent) && 
                          parseInt(navigator.userAgent.match(/OS (\d+)/)?.[1] || 0) >= 13;
  if (needsUserGesture) {
    console.log('iOS 13+ 设备：需用户手势（如点击）后才能监听运动！');
  }
}

9. 实际详细应用代码示例实现（综合案例：简易跑步监测）

​​9.1 场景描述​​

开发一个简易的跑步监测网页应用，用户通过手机浏览器访问后，点击“开始跑步”按钮，系统实时监听设备的 ​​垂直方向加速度（Z 轴）​​，当检测到周期性峰值（模拟跑步时脚步落地的冲击）时，统计“步数”并显示实时速度（通过积分加速度估算，简化计算）。

​​9.2 代码实现​​

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>简易跑步监测（步数与速度估算）</title>
  <style>
    body { margin: 0; padding: 20px; font-family: Arial, sans-serif; background: #f0f8ff; }
    #monitor { 
      max-width: 300px; 
      margin: 0 auto; 
      padding: 20px; 
      border: 1px solid #4CAF50; 
      border-radius: 10px; 
      background: white; 
      text-align: center; 
    }
    #stats { margin-top: 15px; }
    .stat-item { font-size: 18px; margin: 8px 0; }
    .step-count { color: #4CAF50; font-weight: bold; }
    .speed { color: #2196F3; font-weight: bold; }
    button { 
      padding: 12px 24px; 
      font-size: 16px; 
      margin: 10px; 
      cursor: pointer; 
      background: #4CAF50; 
      color: white; 
      border: none; 
      border-radius: 5px; 
    }
    button:disabled { background: #cccccc; }
  </style>
</head>
<body>
  <div id="monitor">
    <h2>🏃 简易跑步监测</h2>
    <p>通过摇晃手机模拟跑步，系统将检测垂直加速度峰值并统计步数与速度</p>
    <button id="startRunBtn">开始跑步监测</button>
    <div id="stats">
      <div class="stat-item">步数: <span id="stepCount" class="step-count">0</span></div>
      <div class="stat-item">估算速度: <span id="speed" class="speed">0.0</span> m/s</div>
    </div>
  </div>

  <script>
    const startRunBtn = document.getElementById('startRunBtn');
    const stepCountSpan = document.getElementById('stepCount');
    const speedSpan = document.getElementById('speed');
    const monitorDiv = document.getElementById('monitor');

    let stepCount = 0;
    let currentSpeed = 0;
    let lastAccelerationZ = 0;
    let lastStepTime = 0;
    let isListening = false;
    const stepThreshold = 15; // 垂直加速度峰值阈值（模拟跑步脚步冲击）
    const minStepInterval = 300; // 最小步间隔（毫秒）
    const accelerationFactor = 0.1; // 简化的速度计算系数（实际需更复杂积分）

    // 检查是否为移动设备
    const isMobile = /Android|iPhone|iPad|iPod|BlackBerry|IEMobile|Opera Mini/i.test(navigator.userAgent);
    if (!isMobile) {
      monitorDiv.innerHTML = '<p style="color: red;">请在移动设备上测试（需支持加速度传感器）</p>';
      startRunBtn.disabled = true;
    }

    startRunBtn.addEventListener('click', () => {
      if (isListening) return;

      if (!window.DeviceMotionEvent) {
        monitorDiv.innerHTML = '<p style="color: red;">您的浏览器不支持设备运动监听！</p>';
        return;
      }

      window.addEventListener('devicemotion', handleRunningDetection);
      isListening = true;
      startRunBtn.textContent = '停止监测';
      startRunBtn.disabled = false;
      stepCount = 0;
      currentSpeed = 0;
      stepCountSpan.textContent = stepCount;
      speedSpan.textContent = currentSpeed.toFixed(1);
      monitorDiv.innerHTML = `
        <h2>🏃 跑步监测中...</h2>
        <p>摇晃手机模拟跑步，系统将检测垂直加速度峰值</p>
        <div id="stats">
          <div class="stat-item">步数: <span id="stepCount" class="step-count">0</span></div>
          <div class="stat-item">估算速度: <span id="speed" class="speed">0.0</span> m/s</div>
        </div>
      `;
    });

    function handleRunningDetection(event) {
      const accelerationIncludingGravity = event.accelerationIncludingGravity;
      if (!accelerationIncludingGravity) return;

      const accelerationZ = accelerationIncludingGravity.z; // 垂直方向加速度（Z 轴）
      if (accelerationZ === null) return;

      const currentTime = Date.now();

      // 检测垂直加速度峰值（超过阈值且与上次步间隔足够）
      if (Math.abs(accelerationZ) > stepThreshold && (currentTime - lastStepTime) > minStepInterval) {
        stepCount++;
        stepCountSpan.textContent = stepCount;
        lastStepTime = currentTime;

        // 简化速度计算：假设每步增加固定速度增量（实际需积分加速度）
        currentSpeed += accelerationFactor * Math.abs(accelerationZ);
        speedSpan.textContent = currentSpeed.toFixed(1);
        console.log(`检测到一步！当前 Z 轴加速度: ${accelerationZ}, 步数: ${stepCount}, 速度: ${currentSpeed.toFixed(1)} m/s`);
      }

      lastAccelerationZ = accelerationZ;
    }

    // 停止监听（可选）
    // window.removeEventListener('devicemotion', handleRunningDetection);
  </script>
</body>
</html>

​​代码解析​​

  • ​​核心逻辑​​：通过监听 accelerationIncludingGravity.z（垂直方向的线性加速度），检测其超过阈值（15 m/s²）且与上次步间隔超过 300 毫秒时，计为一步，并累加估算速度（简化公式：每步速度增量 = 系数 × 加速度峰值）；
  • ​​用户交互​​：点击“开始跑步监测”按钮后，系统开始监听运动数据，实时更新步数与估算速度；
  • ​​简化处理​​：实际跑步监测需更复杂的算法（如低通滤波去除噪声、动态阈值调整、积分加速度计算位移），此处仅作演示。

10. 运行结果

​​10.1 基础示例（运动数据显示）​​

  • ​​点击“开始监听运动”按钮后​​：页面实时显示设备的线性加速度（含/不含重力）、旋转速率（Beta/Gamma）的当前值（单位：m/s² 或 rad/s）；
  • ​​倾斜/摇晃设备时​​：加速度和旋转速率值动态变化（如向左倾斜时 rotationRate.gamma 增大，向前倾斜时 rotationRate.beta 减小）。

​​10.2 步数统计示例​​

  • ​​摇晃手机模拟走路时​​：页面实时更新步数（每检测到一个垂直加速度峰值计为一步），并显示当前统计的总步数；
  • ​​阈值调整​​：通过修改 threshold 值（如 12~18 m/s²）可优化步数检测的灵敏度。

​​10.3 跑步监测示例​​

  • ​​摇晃手机模拟跑步时​​：页面实时显示步数（每步超过阈值时累加）和估算速度（基于简化的加速度积分公式）；
  • ​​动态更新​​：速度值随步数增加而上升（模拟跑步加速效果）。

11. 测试步骤及详细代码

​​11.1 兼容性测试​​

  1. ​​多设备验证​​：在 iOS Safari（iPhone）、Android Chrome（三星/小米手机）、桌面 Chrome（仅部分支持）中打开基础示例页面，确认是否触发运动数据监听；
  2. ​​参数完整性测试​​：检查 acceleration、accelerationIncludingGravity、rotationRate 是否均为有效数值（部分旧设备可能仅支持部分参数）。

​​11.2 功能测试​​

  1. ​​静态测试​​：将设备保持静止（水平放置），观察 accelerationIncludingGravity.z 是否接近 9.8 m/s²（重力加速度，验证重力向量是否正确）；
  2. ​​动态测试​​：
    • 倾斜设备（改变 Beta/Gamma 角），验证 rotationRate.beta 和 rotationRate.gamma 的变化；
    • 摇晃/跑步模拟（快速移动设备），观察 acceleration.z 的峰值变化及步数统计是否触发。

​​11.3 边界测试​​

  1. ​​极端运动​​：将设备快速旋转或剧烈摇晃，观察数据是否超出正常范围（如加速度 > 50 m/s²），验证代码的鲁棒性；
  2. ​​弱信号/干扰​​：在磁场干扰较强的环境（如靠近电机）中测试，观察旋转速率数据是否出现异常波动。

12. 部署场景

​​12.1 公共 Web 应用​​

  • ​​适用场景​​：面向所有用户的移动网页（如运动健康平台、AR 游戏），需部署在 HTTPS 服务器（如阿里云 CDN、腾讯云静态网站）；
  • ​​要求​​：确保域名配置了有效的 SSL 证书（生产环境不可用 HTTP），否则 iOS Safari 等浏览器会禁用 DeviceMotionEvent。

​​12.2 企业内网应用​​

  • ​​适用场景​​：企业员工通过内网设备（如平板）访问的巡检系统（通过加速度检测设备安装稳固性），可部署在内网 HTTPS 服务器或局域网测试环境。

13. 疑难解答

​​13.1 问题1：监听无效（无运动数据更新）​​

  • ​​可能原因​​：
    • 未满足用户手势要求（iOS 13+ 未通过点击/触摸触发监听）；
    • 浏览器不支持（如桌面 Chrome 旧版本）；
    • 设备无加速度计/陀螺仪硬件（如部分低端 Android 机型）。
  • ​​解决方案​​：
    • 确保通过用户交互（如按钮点击）启动监听；
    • 检测浏览器支持性（if (!window.DeviceMotionEvent)）；
    • 提示用户更换支持传感器的设备。

​​13.2 问题2：数据噪声过大（加速度/旋转速率不稳定）​​

  • ​​可能原因​​：传感器本身存在轻微漂移（如设备静止时加速度不为零），或未进行滤波处理；
  • ​​解决方案​​：
    • 代码中增加简单滤波（如取最近 5 次数据的平均值）；
    • 设置合理的阈值（如仅当加速度变化超过 1 m/s² 时才视为有效运动）。

​​13.3 问题3：iOS 后台监听受限​​

  • ​​可能原因​​：iOS 系统限制后台运行的网页监听运动数据（节省电量）；
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