MPUとHMCでうごくかもver
Dependencies: ConfigFile SDFileSystem mbed
Fork of LAURUS_program by
main.cpp
- Committer:
- ojan
- Date:
- 2015-05-30
- Revision:
- 3:5358a691a100
- Parent:
- 2:d2b60a1d0cd9
- Child:
- 4:45dc5590abc0
File content as of revision 3:5358a691a100:
#include "mbed.h" #include "MPU6050.h" #include "HMC5883L.h" #include "LPS25H.h" #include "GMS6_CR6.h" #include "ErrorLogger.h" #include "Vector.h" #include "Matrix.h" #include "Vector_Matrix_operator.h" #include "myConstants.h" #include "Log.h" /********** private define **********/ #define TRUE 1 #define FALSE 0 /********** private macro **********/ /********** private typedef **********/ /********** private variables **********/ I2C i2c(PB_9, PB_8); // I2Cポート MPU6050 mpu(&i2c); // 加速度・角速度センサ HMC5883L hmc(&i2c); // 地磁気センサ LPS25H lps(&i2c); // 気圧センサ Serial gps(PA_11, PA_12); // GPS通信用シリアルポート Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX); // PC通信用シリアルポート GMS6_CR6 gms(&gps, &pc); // GPS Ticker INT_timer; // 割り込みタイマー //Log logger(PA_9, PA_10, PB_5, PB_4, PB_3, PB_10, "sd"); // ロガー(microSD、XBee) const float dt = 0.1f; // 割り込み周期(s) int lps_cnt = 0; // 気圧センサ読み取りカウント uint8_t INT_flag = TRUE; // 割り込み可否フラグ Vector acc(3); // 加速度(m/s^2) Vector gyro(3); // 角速度(deg/s) Vector geomag(3); // 地磁気(?) float press; // 気圧(hPa) Vector g(3); // 重力ベクトル //Vector n(3); // 地磁気ベクトル /* ----- Kalman Filter ----- */ Vector pri_x(6); Matrix pri_P(6, 6); Vector post_x(6); Matrix post_P(6, 6); Matrix F(6, 6), H(3, 6); Matrix R(6, 6), Q(3, 3); Matrix I(6, 6); Matrix K(6, 3); Matrix S(3, 3), inv(3, 3); /* ----- ------------- ----- */ Timer timer; char data[1024] = {}; /********** private functions **********/ void KalmanInit(); void KalmanUpdate(); void INT_func(); // 割り込み用関数 void toString(Matrix& m); void toString(Vector& v); /********** main function **********/ int main() { i2c.frequency(400000); // I2Cの通信速度を400kHzに設定 if(!mpu.init()) AbortWithMsg("mpu6050 Initialize Error !!"); // mpu6050初期化 if(!hmc.init()) AbortWithMsg("hmc5883l Initialize Error !!"); // hmc5883l初期化 //char* title = "log data\r\n"; // ログのタイトル行 //if(!logger.initialize_sdlog(title)) return 0; // ログファイル初期設定 KalmanInit(); INT_timer.attach(&INT_func, dt); // 割り込み有効化(Freq = 0.01fなので、10msおきの割り込み) //重力ベクトルの初期化 g.SetComp(1, 0.0f); g.SetComp(2, 0.0f); g.SetComp(3, 1.0f); /* ---------- ↓↓↓ ここからメインループ ↓↓↓ ---------- */ while(1) { // 0.1秒おきにセンサーの出力をpcへ出力 wait(0.1f); INT_flag = FALSE; // 割り込みによる変数書き換えを阻止 // センサ類の全出力値をPCに送信 /* pc.printf("%.3f,", acc.GetComp(1)); pc.printf("%.3f,", acc.GetComp(2)); pc.printf("%.3f,", acc.GetComp(3)); pc.printf("%.3f,", gyro.GetComp(1)); pc.printf("%.3f,", gyro.GetComp(2)); pc.printf("%.3f,", gyro.GetComp(3)); pc.printf("%.3f,", geomag.GetComp(1)); pc.printf("%.3f,", geomag.GetComp(2)); pc.printf("%.3f\r\n", geomag.GetComp(3)); */ //pc.printf("%.3f\r\n", press); pc.printf("%.3f,", geomag.GetComp(1)); pc.printf("%.3f,", geomag.GetComp(2)); pc.printf("%.3f,", geomag.GetComp(3)); pc.printf("%.3f,", post_x.GetComp(1)); pc.printf("%.3f,", post_x.GetComp(2)); pc.printf("%.3f\r\n", post_x.GetComp(3)); /* sprintf(data, "%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f\r\n", acc.GetComp(1), acc.GetComp(2), acc.GetComp(3), gyro.GetComp(1), gyro.GetComp(2), gyro.GetComp(3), geomag.GetComp(1), geomag.GetComp(2), geomag.GetComp(3), press); logger.puts(data); */ INT_flag = TRUE; // 割り込み許可 } /* ---------- ↑↑↑ ここまでメインループ ↑↑↑ ---------- */ } void KalmanInit() { // 誤差共分散行列の値を決める(対角成分のみ) float alpha_R = 60.0f; float alpha_Q = 100.0f; R *= alpha_R; Q *= alpha_Q; // 状態方程式のヤコビアンの初期値を代入(時間変化あり) float f[36] = { 1.0f, gyro.GetComp(3)*dt, -gyro.GetComp(2)*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, -gyro.GetComp(3)*dt, 1.0f, gyro.GetComp(1)*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, gyro.GetComp(2)*dt, -gyro.GetComp(1)*dt, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f }; F.SetComps(f); // 観測方程式のヤコビアンの値を設定(時間変化無し) float h[18] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f }; H.SetComps(h); } void KalmanUpdate() { // ヤコビアンの更新 float f[36] = { 1.0f, gyro.GetComp(3)*dt, -gyro.GetComp(2)*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, -gyro.GetComp(3)*dt, 1.0f, gyro.GetComp(1)*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, gyro.GetComp(2)*dt, -gyro.GetComp(1)*dt, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f }; F.SetComps(f); // 事前推定値の更新 pri_x = F * post_x; // 事前誤差分散行列の更新 pri_P = F * post_P * F.Transpose() + R; // カルマンゲインの計算 S = Q + H * pri_P * H.Transpose(); float det; if((det = S.Inverse(inv)) >= 0.0f) { pc.printf("E:%.3f\r\n", det); return; // 万が一、逆行列が見つからなかった場合は前回の推定値を保持して終了 } K = pri_P * H.Transpose() * inv; // 事後推定値の更新 post_x = pri_x + K * (geomag - H * pri_x); // 事後誤差分散行列の更新 post_P = (I - K * H) * pri_P; } void INT_func() { if(INT_flag != FALSE) { timer.reset(); timer.start(); // センサーの値を更新 mpu.read(); hmc.read(); for(int i=0; i<3; i++) { acc.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.acc[i] * ACC_LSB_TO_G); gyro.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.gyro[i] * GYRO_LSB_TO_DEG * DEG_TO_RAD); geomag.SetComp(i+1, (float)hmc.data.value[i] * MAG_LSB_TO_GAUSS); } Vector delta_g = Cross(gyro, g); // Δg = ω × g g = 0.9f * (g - delta_g * dt) + 0.1f * acc.Normalize(); // 相補フィルタ g = g.Normalize(); KalmanUpdate(); // LPS25Hによる気圧の取得は10Hz lps_cnt = (lps_cnt+1)%10; if(lps_cnt == 0) { press = (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA; } timer.stop(); //pc.printf("%d(us)\r\n", timer.read_us()); } } void toString(Matrix& m) { for(int i=0; i<m.GetRow(); i++) { for(int j=0; j<m.GetCol(); j++) { pc.printf("%.6f\t", m.GetComp(i+1, j+1)); } pc.printf("\r\n"); } } void toString(Vector& v) { for(int i=0; i<v.GetDim(); i++) { pc.printf("%.6f\t", v.GetComp(i+1)); } pc.printf("\r\n"); }