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//  Program name: Aigamozu BASE
//  Author: Mineta Kizuku
//  
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//更新情報
//2015/05/11
//ベースプログラムの作成
//
//2015/05/13
//カルマンフィルタの共分散の値を0.0001以下にならないようにした
//共分散の値を10進数に変換するようにした
//
//2015/05/17
//Get_GPS()の中身longitudeの範囲138〜140に変更
//
//2015/05/24
//Kalmanフィルターを十進数で計算するようにした。
//Kalmanフィルターの計算式を変更した。
//set_kalmanを追加した。

//2015/06/09
//カルマンフィルタをロボットと同じ移動のブレを考えたものに変更した
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#include "mbed.h"
#include "XBee.h"
#include "MBed_Adafruit_GPS.h"
#include "AigamozuControlPackets.h"
#include "agzIDLIST.h"
#include "aigamozuSetting.h"
#include "agz_common.h"
#include "Kalman.h"


#define SIGMA_MIN 0.0001

//************ID Number*****************
const char MyID = 'd';
//************ID Number*****************

/////////////////////////////////////////
//
//Pin Setting
//
/////////////////////////////////////////
VNH5019 agz_motorShield(p21,p22,p23,p24,p25,p26);


/////////////////////////////////////////
//
//Connection Setting
//
/////////////////////////////////////////

//Serial Connect Setting: PC <--> mbed
Serial pc(USBTX, USBRX);    

//Serial Connect Setting: GPS <--> mbed
Serial * gps_Serial;

//Serial Connect Setting: XBEE <--> mbed
XBee xbee(p13,p14);
ZBRxResponse zbRx = ZBRxResponse();

//set up GPS module

//set up AigamozuControlPackets library
AigamozuControlPackets agz(agz_motorShield);


/////////////////////////////////////////
//
//For Kalman data
//
/////////////////////////////////////////
#define FIRST_S2_1 1.0e-8
#define FIRST_S2_2 1.0e-6
#define COUNTER_MAX 10000
#define ERROR_RANGE 0.001
double x_cur,x_prev,y_cur,y_prev;//緯度と経度の時刻tと時刻t-1での推定値
double s2x_cur=FIRST_S2_1,s2x_prev=FIRST_S2_1,s2y_cur=FIRST_S2_1,s2y_prev=FIRST_S2_1;//緯度経度のの時刻tと時刻t-1での共分散
double s2_R=FIRST_S2_2;//GPSセンサの分散
double s2_Q=FIRST_S2_2;
double Kx=0,Ky=0;//カルマンゲイン
double zx,zy;//観測値
void Kalman(double Latitude,double Longitude);
int change = 0;

/*
LocalFileSystem local("local");  // マウントポイントを定義（ディレクトリパスになる）
FILE *fp;
char filename[16] = "/local/out0.txt";
*/
/////////////////////////////////////////
//
//Send_Status
//
//リクエストがきたとき、自分の位置情報などを返信する
/////////////////////////////////////////
void Send_Status(char SenderIDc){
    XBeeAddress64 send_Address;
    if(SenderIDc == '0'){
        send_Address = manager_Address;
    }
    if(SenderIDc >= 'A' && SenderIDc <= 'Z'){
        send_Address = robot_Address[SenderIDc - 'A'];
    }
    if(SenderIDc >= 'a' && SenderIDc <= 'z'){
        send_Address = base_Address[SenderIDc - 'a'];
    }
    //send normal data
    //Create GPS Infomation Packet
    agz.createReceiveStatusCommand(MyID,SenderIDc,
                                    agz.get_agzPoint_lati(),agz.get_agzPoint_longi(),
                                    agz.get_agzPointKalman_lati(),agz.get_agzPointKalman_longi(),
                                    agz.get_agzCov_lati(),agz.get_agzCov_longi());
    
/*    //debug***************************************************
    printf("latitude:%f,longitude:%f\nlatitudeK:%f,longitudeK:%f\nCovlat:%f,Covlongi:%f\n",
            agz.get_agzPoint_lati(),agz.get_agzPoint_longi(),
            agz.get_agzPointKalman_lati(),agz.get_agzPointKalman_longi(),
            agz.get_agzCov_lati(),agz.get_agzCov_longi()
            );
    for(int i = 0; i < RECEIVE_STATUS_COMMNAD_LENGTH; ++i) printf("%d ",agz.packetData[i]);
        printf("\n");
    //debug end***************************************************
 */   
    //Select Destination
    ZBTxRequest tx64request(send_Address,agz.packetData,agz.getPacketLength());
    //Send -> Base
    xbee.send(tx64request);
}

/////////////////////////////////////////
//
//Get GPS function
//
/////////////////////////////////////////

void Get_GPS(Adafruit_GPS *myGPS){
    static int flag = 0;  
//    static int save_counter = 0;
    
    if (myGPS->fix) {
        agz.nowStatus = GPS_AVAIL;
        agz.reNewRobotPoint(myGPS->latitudeH,myGPS->latitudeL,myGPS->longitudeH,myGPS->longitudeL);
        
        if(flag < COUNTER_MAX){
            flag++; 
        }
        if(flag == 15){
            x_prev = agz.get_agzPoint_lati();
            y_prev = agz.get_agzPoint_longi();
        }
            
        if(flag >= 16){
          if(abs(x_prev - agz.get_agzPoint_lati()) < ERROR_RANGE && abs(y_prev - agz.get_agzPoint_longi()) < ERROR_RANGE){
                Kalman(agz.get_agzPoint_lati(), agz.get_agzPoint_longi());
                change = 1;
            }
/*            else{
                change = 0;
            }
            
            if(save_counter < 10){
                fp = fopen(filename, "a");
                fprintf(fp, "%d %.14lf %.14lf %.14lf %.14lf %.14le %.14le \n",
                    change, agz.get_agzPoint_lati(),agz.get_agzPoint_longi(),
                    agz.get_agzPointKalman_lati(),agz.get_agzPointKalman_longi(),
                    agz.get_agzCov_lati(),agz.get_agzCov_longi());
                fclose(fp);   
                
                if((flag - 16) % 500 == 0){
                    filename[10]++;
                    save_counter++;
                }
            }
*/
        } 
        
                printf("%.14lf %.14lf %.14lf %.14lf %.14le %.14le \n",
                agz.get_agzPoint_lati(),agz.get_agzPoint_longi(),
                agz.get_agzPointKalman_lati(),agz.get_agzPointKalman_longi(),
                agz.get_agzCov_lati(),agz.get_agzCov_longi());
    }
    else agz.nowStatus = GPS_UNAVAIL;
    
} 


/////////////////////////////////////////
//
//Kalman Processing
//
/////////////////////////////////////////
void calc_Kalman(){
  //calc Kalman gain
  Kx = (s2x_prev+s2_Q)/(s2x_prev+s2_R+s2_Q);
  Ky = (s2y_prev+s2_Q)/(s2y_prev+s2_R+s2_Q);
  //estimate
  x_cur = x_prev + Kx*(zx-x_prev);
  y_cur = y_prev + Ky*(zy-y_prev);
  //calc sigma
  s2x_cur = (1-Kx)*(s2x_prev+s2_Q);
  s2y_cur = (1-Ky)*(s2y_prev+s2_Q);

}


void Kalman(double Latitude,double Longitude){

    zx = Latitude;
    zy = Longitude;

    calc_Kalman();
    
    //更新
    x_prev = x_cur;
    y_prev = y_cur;
    s2x_prev = s2x_cur;
    s2y_prev = s2y_cur;
    
    //agzPontKalmanとagzCovに格納する
    agz.set_agzPointKalman_lati(x_cur);
    agz.set_agzPointKalman_longi(y_cur);
    agz.set_agzCov(s2x_cur,s2y_cur);
    
}


/////////////////////////////////////////
//
//Main Processing
//
/////////////////////////////////////////
int main() {
    //start up time
    wait(3);
    //set pc frequency to 57600bps 
    pc.baud(PC_BAUD_RATE); 
    //set xbee frequency to 57600bps
    xbee.begin(XBEE_BAUD_RATE);    
        

    //GPS setting
    gps_Serial = new Serial(p28,p27);
    Adafruit_GPS myGPS(gps_Serial); 
    Timer refresh_Timer;
    const int refresh_Time = 1000; //refresh time in ms
    myGPS.begin(GPS_BAUD_RATE); 
    
    char SenderIDc;
    //GPS Send Command
    myGPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_OUTPUT_RMCONLY); 
    myGPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_UPDATE_1HZ);
    myGPS.sendCommand(PGCMD_ANTENNA);
    
    wait(2);
       
    //interrupt start
    refresh_Timer.start();

    printf("start\n");
    
    while (true) {
        
        //Check Xbee Buffer Available
        xbee.readPacket();
            
        if (xbee.getResponse().isAvailable()) {
            xbee.getResponse().getZBRxResponse(zbRx);
            uint8_t *buf = zbRx.getFrameData();
                
            if (xbee.getResponse().getApiId() == ZB_RX_RESPONSE) {
                xbee.getResponse().getZBRxResponse(zbRx);
                uint8_t *buf = zbRx.getFrameData();//フレームデータを格納する
                uint8_t *buf1 = &buf[11];//データの部分のみを格納する
                SenderIDc = buf1[5];//送信元のIDを取得する
                char Command_type =agz.checkCommnadType(buf);//コマンドタイプを取得する
                 
                //Check Command Type 
                switch(Command_type){
                    //Get Request command
                    case STATUS_REQUEST:{
                        Send_Status(SenderIDc);                     
                        break;          
                    }
                    default:{
                        break;
                    }
                }//endswitch
            }//endifZB_RX_RESPONSE
        }//endifisAvailable
                       
        myGPS.read();
        //recive gps module
        //check if we recieved a new message from GPS, if so, attempt to parse it,
        if ( myGPS.newNMEAreceived() ) {
            if ( !myGPS.parse(myGPS.lastNMEA()) ) {
                continue;   
            }       
        }
        
        
        if (refresh_Timer.read_ms() >= refresh_Time) {
            refresh_Timer.reset();
            Get_GPS(&myGPS);

        }
    }
}