hiroya taura / Mbed 2 deprecated LAURUS_program

MPU6050のサンプルプログラム２

Dependencies:   ConfigFile SDFileSystem mbed

Fork of LAURUS_program by LAURUS

main.cpp@25:4c72d7420d8a, 2015-06-26 (annotated)

Committer:
ojan
Date:
Fri Jun 26 15:09:01 2015 +0000
Revision:
25:4c72d7420d8a
Parent:
24:8838be99cec3
Child:
26:6e09df57ee91
LAURUS_Program_v2.5; ; + some refactoring; + fix calculation of roll angle and pitch angle; + add scripts for complement to GPS position

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew contents of line
ojan 0:bc6f14fc60c7 1 #include "mbed.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 2 #include "MPU6050.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 3 #include "HMC5883L.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 4 #include "LPS25H.h"
ojan 1:6cd6d2760856 5 #include "GMS6_CR6.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 6 #include "Vector.h"
ojan 3:5358a691a100 7 #include "Matrix.h"
ojan 3:5358a691a100 8 #include "Vector_Matrix_operator.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 9 #include "myConstants.h"
onaka 7:0ec343d29641 10 #include "SDFileSystem.h"
onaka 7:0ec343d29641 11 #include "BufferedSerial.h"
onaka 7:0ec343d29641 12 #include "ConfigFile.h"
ojan 0:bc6f14fc60c7 13
ojan 14:f85cb5340cb8 14 /****************************** private define ******************************/
ojan 15:d14d385d37e2 15 #define RULE1
ojan 15:d14d385d37e2 16 //#define RULE2
ojan 15:d14d385d37e2 17 //#define RULE3
ojan 24:8838be99cec3 18 //#define SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 19 //#define DIRECTION_DEBUG
ojan 25:4c72d7420d8a 20
ojan 25:4c72d7420d8a 21
ojan 24:8838be99cec3 22 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 23 const float TargetDirection = 90.0f; // 真西に飛ぶ
ojan 24:8838be99cec3 24 #endif
ojan 14:f85cb5340cb8 25 const float dt = 0.01f; // 割り込み周期(s)
ojan 21:d417708e84a8 26 const float ServoMax = 0.0046f; // サーボの最大パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 27 const float ServoMin = 0.0012f; // サーボの最小パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 28 const float PullMax = 25; // 引っ張れる紐の最大量(mm)
ojan 14:f85cb5340cb8 29 const float BorderSpiral = 40.0f; // スパイラル検知角度
ojan 14:f85cb5340cb8 30 const short BorderOpt = 30000; // 光センサーの閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 31 const float BorderGravity = 0.3f; // 無重力状態の閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 32 const int BorderParafoil = 0; // 物理スイッチのOFF出力
ojan 14:f85cb5340cb8 33 const int MaxCount = 3; // 投下シグナルを何回連続で検知したら投下と判断するか（×0.2[s]）
ojan 14:f85cb5340cb8 34 const int WaitTime = 1; // 投下後、安定するまで何秒滑空するか
ojan 15:d14d385d37e2 35 const float Alpha = 30.0f; // 目標方向と自分の進行方向との差の閾値(deg)（制御則1&2&3の定数
ojan 15:d14d385d37e2 36 const float Beta = 60.0f; // 目標方向と自分の進行方向との間に取るべき角度差(deg)（制御則3の定数
ojan 15:d14d385d37e2 37 const float BorderDistance = 10.0f; // 落下制御に入るための目標値との距離の閾値(m)（制御則2の定数
ojan 1:6cd6d2760856 38
ojan 25:4c72d7420d8a 39 enum Direction {LEFT, RIGHT, NEUTRAL};
ojan 25:4c72d7420d8a 40
ojan 14:f85cb5340cb8 41 /****************************** private macro ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 42 /****************************** private typedef ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 43 /****************************** private variables ******************************/
ojan 10:8ee11e412ad7 44 DigitalOut myled(LED1); // デバッグ用LEDのためのデジタル出力
ojan 10:8ee11e412ad7 45 I2C i2c(PB_9, PB_8); // I2Cポート
ojan 10:8ee11e412ad7 46 MPU6050 mpu(&i2c); // 加速度・角速度センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 47 HMC5883L hmc(&i2c); // 地磁気センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 48 LPS25H lps(&i2c); // 気圧センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 49 Serial gps(PA_11, PA_12); // GPS通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 50 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX); // PC通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 51 GMS6_CR6 gms(&gps, &pc); // GPS
onaka 7:0ec343d29641 52 SDFileSystem sd(PB_5, PB_4, PB_3, PB_10, "sd"); // microSD
ojan 19:ad8ff2de68f5 53 FILE * fp; // ログファイルのポインタ
onaka 7:0ec343d29641 54 BufferedSerial xbee(PA_9, PA_10, PC_1); // Xbee
ojan 14:f85cb5340cb8 55 ConfigFile cfg; // ConfigFile
ojan 24:8838be99cec3 56 PwmOut servoL(PC_7), servoR(PB_6); // サーボ用PWM出力
ojan 14:f85cb5340cb8 57 AnalogIn optSensor(PC_0); // 照度センサ用アナログ入力
ojan 23:79cdc1432160 58 AnalogIn servoVcc(PA_1); // バッテリー電圧監視用アナログ入力(サーボ用)
ojan 23:79cdc1432160 59 AnalogIn logicVcc(PA_0); // バッテリー電圧監視用アナログ入力(ロジック用)
ojan 14:f85cb5340cb8 60 DigitalIn paraSensor(PB_0); // パラフォイルに繋がる（予定）の物理スイッチ
ojan 20:00afba164688 61 Ticker ticker; // 割り込みタイマー
ojan 14:f85cb5340cb8 62 Timer timer; // 時間計測用タイマー
ojan 25:4c72d7420d8a 63 Direction dir = NEUTRAL; // 旋回方向
ojan 0:bc6f14fc60c7 64
ojan 14:f85cb5340cb8 65 int lps_cnt = 0; // 気圧センサ読み取りカウント
ojan 25:4c72d7420d8a 66 bool INT_flag = true; // 割り込み可否フラグ
ojan 17:03b45055ca05 67 /* こちらの変数群はメインループでは参照しない */
ojan 14:f85cb5340cb8 68 Vector raw_acc(3); // 加速度(m/s^2) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 69 Vector raw_gyro(3); // 角速度(deg/s) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 70 Vector raw_geomag(3); // 地磁気(?) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 71 float raw_press; // 気圧(hPa) 生
ojan 23:79cdc1432160 72 float raw_temp; // 温度(℃)　生
ojan 17:03b45055ca05 73 /* メインループ内ではこちらを参照する */
ojan 14:f85cb5340cb8 74 Vector acc(3); // 加速度(m/s^2)
ojan 14:f85cb5340cb8 75 Vector gyro(3); // 角速度(deg/s)
ojan 14:f85cb5340cb8 76 Vector geomag(3); // 地磁気(?)
ojan 24:8838be99cec3 77 float p0; // 気圧の初期値
ojan 14:f85cb5340cb8 78 float press; // 気圧(hPa)
ojan 23:79cdc1432160 79 float temp; // 温度(℃)
ojan 24:8838be99cec3 80 float height; // 高さ(m)
ojan 1:6cd6d2760856 81
ojan 14:f85cb5340cb8 82 Vector raw_g(3); // 重力ベクトル 生
ojan 14:f85cb5340cb8 83 Vector g(3); // 重力ベクトル
ojan 14:f85cb5340cb8 84 Vector target_p(2); // 目標情報（経度、緯度）（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 85 Vector p(2); // 現在の位置情報(補完含む)(経度, 緯度)（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 86 Vector new_p(2); // 最新の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 87 Vector pre_p(2); // 過去の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 88 int UTC_t = 0; // UTC時刻
ojan 14:f85cb5340cb8 89 int pre_UTC_t = 0; // 前のUTC時刻
ojan 8:602865d8fca3 90
ojan 14:f85cb5340cb8 91 Vector b_f(3); // 機体座標に固定された、機体前方向きのベクトル（x軸）
ojan 14:f85cb5340cb8 92 Vector b_u(3); // 機体座標に固定された、機体上方向きのベクトル（z軸）
ojan 14:f85cb5340cb8 93 Vector b_l(3); // 機体座標に固定された、機体左方向きのベクトル（y軸）
ojan 9:6d4578dcc1ed 94
ojan 14:f85cb5340cb8 95 Vector r_f(3); // 世界座標に固定された、北向きのベクトル（X軸）
ojan 14:f85cb5340cb8 96 Vector r_u(3); // 世界座標に固定された、上向きのベクトル（Z軸）
ojan 14:f85cb5340cb8 97 Vector r_l(3); // 世界座標に固定された、西向きのベクトル（Y軸）
ojan 14:f85cb5340cb8 98
ojan 14:f85cb5340cb8 99 int pull_L = 0; // 左サーボの引っ張り量(mm：0~PullMax)
ojan 14:f85cb5340cb8 100 int pull_R = 0; // 右サーボの引っ張り量(mm：0~PullMax)
ojan 9:6d4578dcc1ed 101
ojan 14:f85cb5340cb8 102 float yaw = 0.0f; // 本体のヨー角（deg）z軸周り
ojan 14:f85cb5340cb8 103 float pitch = 0.0f; // 本体のピッチ角（deg）y軸周り
ojan 14:f85cb5340cb8 104 float roll = 0.0f; // 本体のロール角（deg）x軸周り
ojan 9:6d4578dcc1ed 105
ojan 14:f85cb5340cb8 106 float vrt_acc = 0.0f; // 鉛直方向の加速度成分（落下検知に使用）
ojan 13:df1e8a650185 107
ojan 14:f85cb5340cb8 108 int step = 0; // シーケンス制御のステップ
ojan 20:00afba164688 109 int count = 0; // 安定滑空までの時間測定用カウンター
ojan 20:00afba164688 110 char data[512] = {}; // 送信データ用配
ojan 20:00afba164688 111 int loopTime = 0; // 1ループに掛かる時間（デバッグ用
ojan 25:4c72d7420d8a 112 float sv = 0.0f; // サーボ電源電圧
ojan 25:4c72d7420d8a 113 float lv = 0.0f; // ロジック電源電圧
ojan 3:5358a691a100 114
onaka 7:0ec343d29641 115 /** config.txt **
ojan 15:d14d385d37e2 116 * #から始めるのはコメント行
onaka 7:0ec343d29641 117 * #イコールの前後に空白を入れない
onaka 7:0ec343d29641 118 * target_x=111.222
onaka 7:0ec343d29641 119 * target_y=33.444
onaka 7:0ec343d29641 120 */
ojan 23:79cdc1432160 121 float target_x, target_y;
onaka 7:0ec343d29641 122
ojan 14:f85cb5340cb8 123 /* ---------- Kalman Filter ---------- */
ojan 11:083c8c9a5b84 124 // 地磁気ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 125 // ジャイロのz軸周りのバイアスも推定
ojan 13:df1e8a650185 126 Vector pri_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 127 Matrix pri_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 128 Vector post_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 129 Matrix post_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 130 Matrix F1(7, 7), H1(3, 7);
ojan 13:df1e8a650185 131 Matrix R1(7, 7), Q1(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 132 Matrix I1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 133 Matrix K1(7, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 134 Matrix S1(3, 3), S_inv1(3, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 135
ojan 11:083c8c9a5b84 136 // 重力ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 137 // ジャイロのx軸、y軸周りのバイアスも同時に推定
ojan 13:df1e8a650185 138 Vector pri_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 139 Matrix pri_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 140 Vector post_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 141 Matrix post_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 142 Matrix F2(5, 5), H2(3, 5);
ojan 13:df1e8a650185 143 Matrix R2(5, 5), Q2(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 144 Matrix I2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 145 Matrix K2(5, 3);
ojan 13:df1e8a650185 146 Matrix S2(3, 3), S_inv2(3, 3);
ojan 14:f85cb5340cb8 147 /* ---------- ------------- ---------- */
ojan 3:5358a691a100 148
ojan 1:6cd6d2760856 149
ojan 14:f85cb5340cb8 150 /****************************** private functions ******************************/
ojan 21:d417708e84a8 151 bool SD_Init(); // SDカード初期化
ojan 23:79cdc1432160 152 void SensorsInit(); // 各種センサーの初期化
ojan 17:03b45055ca05 153 void KalmanInit(); // カルマンフィルタ初期化
ojan 21:d417708e84a8 154 bool LoadConfig(); // config読み取り
ojan 14:f85cb5340cb8 155 int Find_last(); // SDカード初期化用関数
ojan 20:00afba164688 156 void DataProcessing(); // データ処理関数
ojan 20:00afba164688 157 void ControlRoutine(); // 制御ルーチン関数
ojan 14:f85cb5340cb8 158 void KalmanUpdate(); // カルマンフィルタ更新
ojan 14:f85cb5340cb8 159 float Distance(Vector p1, Vector p2); // 緯度・経度の差から2点間の距離を算出(m)
ojan 20:00afba164688 160 bool Thrown(); // 投下されたかどうかを判断する
ojan 20:00afba164688 161 void DataUpdate(); // データ取得&更新関数
ojan 14:f85cb5340cb8 162 void toString(Matrix& m); // デバッグ用
ojan 14:f85cb5340cb8 163 void toString(Vector& v); // デバッグ用
ojan 1:6cd6d2760856 164
ojan 25:4c72d7420d8a 165 /** 小さい値を返す関数
ojan 25:4c72d7420d8a 166 * @param a: 1つ目の入力値
ojan 25:4c72d7420d8a 167 * @param b: 2つ目の入力値
ojan 25:4c72d7420d8a 168 *
ojan 25:4c72d7420d8a 169 * @return a,bのうち、小さい方の値
ojan 25:4c72d7420d8a 170 */
ojan 15:d14d385d37e2 171 inline float min(float a, float b)
ojan 15:d14d385d37e2 172 {
ojan 14:f85cb5340cb8 173 return ((a > b) ? b : a);
ojan 14:f85cb5340cb8 174 }
ojan 14:f85cb5340cb8 175
ojan 25:4c72d7420d8a 176 /** 気圧の変化から高度を計算する関数
ojan 25:4c72d7420d8a 177 * @param press: 現在の気圧
ojan 25:4c72d7420d8a 178 *
ojan 25:4c72d7420d8a 179 * @return height: 現在の基準点からの高度
ojan 25:4c72d7420d8a 180 */
ojan 25:4c72d7420d8a 181 inline float Height(float press) {
ojan 25:4c72d7420d8a 182 return (153.8f * (pow((p0/press),0.1902f)-1.0f)*(25.0f+273.15f));
ojan 24:8838be99cec3 183 }
ojan 24:8838be99cec3 184
ojan 14:f85cb5340cb8 185 /****************************** main function ******************************/
ojan 0:bc6f14fc60c7 186
ojan 15:d14d385d37e2 187 int main()
ojan 15:d14d385d37e2 188 {
ojan 15:d14d385d37e2 189
ojan 14:f85cb5340cb8 190 i2c.frequency(400000); // I2Cの通信速度を400kHzに設定
ojan 23:79cdc1432160 191
ojan 22:3caa2983bf1d 192 //Config読み取り
ojan 24:8838be99cec3 193 while(!LoadConfig()) {
ojan 24:8838be99cec3 194 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 195 }
ojan 22:3caa2983bf1d 196 xbee.printf("target(%.5f, %.5f)\r\n", target_x, target_y);
ojan 22:3caa2983bf1d 197
ojan 17:03b45055ca05 198 // SDカード初期化
ojan 24:8838be99cec3 199 while(!SD_Init()) {
ojan 24:8838be99cec3 200 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 201 }
ojan 24:8838be99cec3 202
ojan 24:8838be99cec3 203 // センサー関連の初期化
ojan 24:8838be99cec3 204 SensorsInit();
ojan 15:d14d385d37e2 205
onaka 7:0ec343d29641 206 //カルマンフィルタ初期化
ojan 3:5358a691a100 207 KalmanInit();
ojan 15:d14d385d37e2 208
ojan 20:00afba164688 209 ticker.attach(&DataUpdate, dt); // 割り込み有効化（Freq = 0.01fなので、10msおきの割り込み）
ojan 20:00afba164688 210 NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 5);
ojan 17:03b45055ca05 211
ojan 17:03b45055ca05 212 servoL.period(0.020f); // サーボの信号の周期は20ms
ojan 17:03b45055ca05 213 servoR.period(0.020f);
ojan 15:d14d385d37e2 214
ojan 15:d14d385d37e2 215
ojan 14:f85cb5340cb8 216 /* ------------------------------ ↓↓↓ ここからメインループ ↓↓↓ ------------------------------ */
ojan 0:bc6f14fc60c7 217 while(1) {
ojan 4:45dc5590abc0 218 timer.stop();
ojan 4:45dc5590abc0 219 timer.reset();
ojan 4:45dc5590abc0 220 timer.start();
ojan 14:f85cb5340cb8 221 myled = 1; // LED is ON
ojan 20:00afba164688 222
ojan 24:8838be99cec3 223 INT_flag = false; // 割り込みによる変数書き換えを阻止
ojan 14:f85cb5340cb8 224 /******************************* データ処理 *******************************/
ojan 20:00afba164688 225 DataProcessing();
ojan 15:d14d385d37e2 226
ojan 14:f85cb5340cb8 227 /******************************* 制御ルーチン *******************************/
ojan 24:8838be99cec3 228 #ifdef SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 229 if(xbee.readable()) {
ojan 24:8838be99cec3 230 char cmd = xbee.getc();
ojan 24:8838be99cec3 231 if(cmd == 'w') {
ojan 24:8838be99cec3 232 pull_R += 5;
ojan 24:8838be99cec3 233 } else if(cmd == 's'){
ojan 24:8838be99cec3 234 pull_R -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 235 } else if(cmd == 'a'){
ojan 24:8838be99cec3 236 pull_L += 5;
ojan 24:8838be99cec3 237 } else if(cmd == 'd'){
ojan 24:8838be99cec3 238 pull_L -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 239 }
ojan 24:8838be99cec3 240 }
ojan 24:8838be99cec3 241 #else
ojan 20:00afba164688 242 ControlRoutine();
ojan 24:8838be99cec3 243 #endif
ojan 21:d417708e84a8 244
ojan 25:4c72d7420d8a 245 sv = (float)servoVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // サーボ電源電圧
ojan 25:4c72d7420d8a 246 lv = (float)logicVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // ロジック電源電圧
ojan 24:8838be99cec3 247
ojan 21:d417708e84a8 248 // 指定された引っ張り量だけ紐を引っ張る
ojan 21:d417708e84a8 249 if(pull_L < 0) pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 250 else if(pull_L > PullMax) pull_L = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 251 if(pull_R < 0) pull_R = 0;
ojan 21:d417708e84a8 252 else if(pull_R > PullMax) pull_R = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 253
ojan 21:d417708e84a8 254 servoL.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pull_L / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 255 servoR.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pull_R / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 256
ojan 21:d417708e84a8 257 // データをmicroSDに保存し、XBeeでPCへ送信する
ojan 25:4c72d7420d8a 258 sprintf(data, "%d, %.1f,%.1f,%.1f, %.3f,%.5f,%.5f, %.3f,%.3f,%.1f, %d, %d,%d\r\n",
ojan 21:d417708e84a8 259 UTC_t, yaw, pitch, roll,
ojan 21:d417708e84a8 260 press, gms.longitude, gms.latitude,
ojan 25:4c72d7420d8a 261 vrt_acc, height, Distance(target_p, p),
ojan 25:4c72d7420d8a 262 optSensor.read_u16(), pull_R, pull_L);
ojan 21:d417708e84a8 263
ojan 24:8838be99cec3 264 INT_flag = true; // 割り込み許可
ojan 21:d417708e84a8 265
ojan 21:d417708e84a8 266 fprintf(fp, data);
ojan 21:d417708e84a8 267 fflush(fp);
ojan 21:d417708e84a8 268 xbee.printf(data);
ojan 21:d417708e84a8 269
ojan 15:d14d385d37e2 270
ojan 9:6d4578dcc1ed 271 myled = 0; // LED is OFF
ojan 15:d14d385d37e2 272
ojan 20:00afba164688 273 loopTime = timer.read_ms();
ojan 20:00afba164688 274
ojan 9:6d4578dcc1ed 275 // ループはきっかり0.2秒ごと
ojan 9:6d4578dcc1ed 276 while(timer.read_ms() < 200);
ojan 20:00afba164688 277
ojan 0:bc6f14fc60c7 278 }
ojan 15:d14d385d37e2 279
ojan 14:f85cb5340cb8 280 /* ------------------------------ ↑↑↑ ここまでメインループ ↑↑↑ ------------------------------ */
onaka 7:0ec343d29641 281 }
onaka 7:0ec343d29641 282
ojan 20:00afba164688 283 /** データ処理関数
ojan 20:00afba164688 284 *
ojan 20:00afba164688 285 */
ojan 20:00afba164688 286 void DataProcessing()
ojan 20:00afba164688 287 {
ojan 25:4c72d7420d8a 288 static float R_11;
ojan 25:4c72d7420d8a 289 static float R_12;
ojan 25:4c72d7420d8a 290 static float r_cos;
ojan 25:4c72d7420d8a 291 static float r_sin;
ojan 25:4c72d7420d8a 292 static float p_cos;
ojan 25:4c72d7420d8a 293 static float p_sin;
ojan 25:4c72d7420d8a 294
ojan 20:00afba164688 295 gms.read(); // GPSデータ取得
ojan 20:00afba164688 296 UTC_t = (int)gms.time;
ojan 20:00afba164688 297
ojan 20:00afba164688 298 // 参照座標系の基底を求める
ojan 20:00afba164688 299 r_u = g;
ojan 20:00afba164688 300 r_f = geomag.GetPerpCompTo(g).Normalize();
ojan 20:00afba164688 301 r_l = Cross(r_u, r_f);
ojan 20:00afba164688 302
ojan 20:00afba164688 303 // 回転行列を経由してオイラー角を求める
ojan 20:00afba164688 304 // オイラー角はヨー・ピッチ・ロールの順に回転したものとする
ojan 20:00afba164688 305 // 各オイラー角を求めるのに回転行列の全成分は要らないので、一部だけ計算する。
ojan 20:00afba164688 306
ojan 25:4c72d7420d8a 307 R_11 = r_f * b_f; // 回転行列の(1,1)成分
ojan 25:4c72d7420d8a 308 R_12 = r_f * b_l; // 回転行列の(1,2)成分
ojan 20:00afba164688 309
ojan 20:00afba164688 310 #ifdef RULE3
ojan 20:00afba164688 311 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION - Beta;
ojan 20:00afba164688 312 #else
ojan 20:00afba164688 313 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION;
ojan 20:00afba164688 314 #endif
ojan 25:4c72d7420d8a 315 r_cos = g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 316 r_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize(), b_u) * b_f;
ojan 25:4c72d7420d8a 317 if(r_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 318 roll = acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 319 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 320 roll = -acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 321 }
ojan 25:4c72d7420d8a 322
ojan 25:4c72d7420d8a 323 p_cos = g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 324 p_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize(), b_u) * b_l;
ojan 25:4c72d7420d8a 325 if(p_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 326 pitch = acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 327 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 328 pitch = -acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 329 }
ojan 20:00afba164688 330
ojan 20:00afba164688 331 if(yaw < -180.0f) yaw += 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 332 if(yaw > 180.0f) yaw -= 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 333
ojan 20:00afba164688 334 if(UTC_t - pre_UTC_t >= 1) { // GPSデータが更新されていたら
ojan 25:4c72d7420d8a 335 pre_p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 336 new_p.SetComp(1, gms.longitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 337 new_p.SetComp(2, gms.latitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 338 p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 339 pre_UTC_t = UTC_t;
ojan 25:4c72d7420d8a 340
ojan 20:00afba164688 341 } else { // 更新されていなかったら
ojan 25:4c72d7420d8a 342 p += 0.2f * (new_p - pre_p);
ojan 20:00afba164688 343 }
ojan 20:00afba164688 344
ojan 25:4c72d7420d8a 345 height = Height(press);
ojan 24:8838be99cec3 346
ojan 20:00afba164688 347
ojan 20:00afba164688 348
ojan 20:00afba164688 349 }
ojan 20:00afba164688 350
ojan 20:00afba164688 351 /** 制御ルーチン関数
ojan 20:00afba164688 352 *
ojan 20:00afba164688 353 */
ojan 20:00afba164688 354 void ControlRoutine()
ojan 20:00afba164688 355 {
ojan 25:4c72d7420d8a 356 static float target_lng;
ojan 25:4c72d7420d8a 357 static float target_lat;
ojan 25:4c72d7420d8a 358 static float target_X;
ojan 25:4c72d7420d8a 359 static float target_Y;
ojan 25:4c72d7420d8a 360 static float theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 361 static float delta_theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 362
ojan 20:00afba164688 363 switch(step) {
ojan 20:00afba164688 364
ojan 20:00afba164688 365 // 投下&安定滑空シーケンス
ojan 20:00afba164688 366 case 0:
ojan 20:00afba164688 367 if(Thrown() || count != 0) {
ojan 20:00afba164688 368 count++;
ojan 20:00afba164688 369 // 投下直後に紐を引く場合はコメントアウトをはずす
ojan 21:d417708e84a8 370 //pull_L = 15;
ojan 21:d417708e84a8 371 //pull_R = 15;
ojan 20:00afba164688 372 if(count >= WaitTime*5) {
ojan 20:00afba164688 373 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 374 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 375 step = 1;
ojan 20:00afba164688 376 }
ojan 20:00afba164688 377 }
ojan 20:00afba164688 378 break;
ojan 20:00afba164688 379
ojan 20:00afba164688 380 // 制御シーケンス
ojan 20:00afba164688 381 case 1:
ojan 20:00afba164688 382 if(fabs(roll) > BorderSpiral) {
ojan 20:00afba164688 383 // スパイラル回避行動
ojan 20:00afba164688 384 if(roll > 0) {
ojan 20:00afba164688 385 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 386 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 387 } else {
ojan 20:00afba164688 388 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 389 pull_R = PullMax;
ojan 20:00afba164688 390 }
ojan 20:00afba164688 391 } else {
ojan 20:00afba164688 392
ojan 20:00afba164688 393 /* いずれも地球を完全球体と仮定 */
ojan 25:4c72d7420d8a 394 target_lng = target_x * DEG_TO_RAD;
ojan 25:4c72d7420d8a 395 target_lat = target_y * DEG_TO_RAD;
ojan 20:00afba164688 396 /* 北から西回りで目標方向の角度を出力 */
ojan 25:4c72d7420d8a 397 target_Y = cos( target_lat ) * sin( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 25:4c72d7420d8a 398 target_X = cos( p.GetComp(2) ) * sin( target_lat ) - sin( p.GetComp(2) ) * cos( target_lat ) * cos( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 25:4c72d7420d8a 399 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 400 delta_theta = 0.0f;
ojan 24:8838be99cec3 401 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 402 theta = TargetDirection;
ojan 24:8838be99cec3 403 #endif
ojan 20:00afba164688 404
ojan 20:00afba164688 405 if(yaw >= 0.0f) { // ヨー角が正
ojan 20:00afba164688 406 if(theta >= 0.0f) { // 目標角も正ならば、
ojan 24:8838be99cec3 407 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 408 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 409 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 410 } else { // 目標角が負であれば
ojan 20:00afba164688 411 theta += 360.0f; // 360°足して正の値に変換してから
ojan 20:00afba164688 412 delta_theta = theta - yaw; // 差を取る（yawから左回りに見たthetaとの差分）
ojan 20:00afba164688 413 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 414 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 415 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 416 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 417 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 418 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 419 }
ojan 20:00afba164688 420 }
ojan 20:00afba164688 421 } else { // ヨー角が負
ojan 20:00afba164688 422 if(theta <= 0.0f) { // 目標角も負ならば、
ojan 24:8838be99cec3 423 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 424 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 425 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 426 } else { // 目標角が正であれば、
ojan 20:00afba164688 427 delta_theta = theta - yaw; // 差を取る（yawから左回りに見たthetaとの差分）
ojan 20:00afba164688 428 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 429 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 430 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 431 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 432 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 433 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 434 }
ojan 20:00afba164688 435 }
ojan 20:00afba164688 436 }
ojan 20:00afba164688 437
ojan 24:8838be99cec3 438 if(dir == LEFT) { //目標は左方向
ojan 20:00afba164688 439
ojan 20:00afba164688 440 pull_L = 20;
ojan 20:00afba164688 441 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 442
ojan 24:8838be99cec3 443 } else if (dir == RIGHT) { //目標は右方向
ojan 20:00afba164688 444
ojan 20:00afba164688 445 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 446 pull_R = 20;
ojan 20:00afba164688 447
ojan 24:8838be99cec3 448 } else if (dir == NEUTRAL) {
ojan 21:d417708e84a8 449 pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 450 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 451 }
ojan 20:00afba164688 452 }
ojan 20:00afba164688 453
ojan 20:00afba164688 454 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 455 // 目標地点との距離が閾値以下だった場合、落下シーケンスへと移行する
ojan 20:00afba164688 456 if(Distance(target_p, p) < BorderDistance) step = 2;
ojan 20:00afba164688 457 #endif
ojan 20:00afba164688 458
ojan 20:00afba164688 459 break;
ojan 20:00afba164688 460
ojan 20:00afba164688 461 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 462 // 落下シーケンス
ojan 20:00afba164688 463 case 2:
ojan 20:00afba164688 464 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 465 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 466
ojan 20:00afba164688 467 // もし落下中に目標値から離れてしまった場合は、体勢を立て直して再び滑空
ojan 20:00afba164688 468 // 境界で制御が不安定にならないよう閾値にマージンを取る
ojan 21:d417708e84a8 469 if(Distance(target_p, p) > BorderDistance+3.0f) step = 1;
ojan 20:00afba164688 470 break;
ojan 20:00afba164688 471 #endif
ojan 20:00afba164688 472 }
ojan 20:00afba164688 473 }
ojan 20:00afba164688 474
ojan 23:79cdc1432160 475 /** 各種センサーの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 476 *
ojan 17:03b45055ca05 477 */
ojan 23:79cdc1432160 478 void SensorsInit()
ojan 20:00afba164688 479 {
ojan 23:79cdc1432160 480
ojan 23:79cdc1432160 481 if(!mpu.init()) error("mpu6050 Initialize Error !!"); // mpu6050初期化
ojan 23:79cdc1432160 482 if(!hmc.init()) error("hmc5883l Initialize Error !!"); // hmc5883l初期化
ojan 23:79cdc1432160 483
ojan 17:03b45055ca05 484 //重力ベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 485 raw_g.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 486 raw_g.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 487 raw_g.SetComp(3, 1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 488
ojan 17:03b45055ca05 489 // 機体に固定されたベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 490 b_f.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 491 b_f.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 492 b_f.SetComp(3, -1.0f);
ojan 21:d417708e84a8 493 b_u.SetComp(1, -1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 494 b_u.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 495 b_u.SetComp(3, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 496 b_l = Cross(b_u, b_f);
ojan 20:00afba164688 497
ojan 17:03b45055ca05 498 // 目標座標をベクトルに代入
ojan 17:03b45055ca05 499 target_p.SetComp(1, target_x * DEG_TO_RAD);
ojan 17:03b45055ca05 500 target_p.SetComp(2, target_y * DEG_TO_RAD);
ojan 24:8838be99cec3 501
ojan 24:8838be99cec3 502 // 地表の気圧を取得
ojan 24:8838be99cec3 503 p0 = 0;
ojan 24:8838be99cec3 504 for(int i=0; i<10; i++) {
ojan 24:8838be99cec3 505 p0 += (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 25:4c72d7420d8a 506 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 507 }
ojan 24:8838be99cec3 508 p0 /= 10.0f;
ojan 17:03b45055ca05 509 }
ojan 17:03b45055ca05 510
ojan 17:03b45055ca05 511 /** マイクロSDカードの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 512 *
ojan 17:03b45055ca05 513 */
ojan 21:d417708e84a8 514 bool SD_Init()
ojan 20:00afba164688 515 {
ojan 17:03b45055ca05 516 //SDカード初期化
ojan 17:03b45055ca05 517 char filename[15];
ojan 17:03b45055ca05 518 int n = Find_last();
ojan 17:03b45055ca05 519 if(n < 0) {
ojan 24:8838be99cec3 520 pc.printf("Could not read a SD Card.\n");
ojan 21:d417708e84a8 521 return false;
ojan 17:03b45055ca05 522 }
ojan 17:03b45055ca05 523 sprintf(filename, "/sd/log%03d.csv", n+1);
ojan 17:03b45055ca05 524 fp = fopen(filename, "w");
ojan 17:03b45055ca05 525 fprintf(fp, "log data\r\n");
ojan 17:03b45055ca05 526 xbee.printf("log data\r\n");
ojan 21:d417708e84a8 527
ojan 21:d417708e84a8 528 return true;
ojan 17:03b45055ca05 529 }
ojan 17:03b45055ca05 530
ojan 17:03b45055ca05 531 /** コンフィグファイルを読み込む関数
ojan 17:03b45055ca05 532 *
ojan 17:03b45055ca05 533 */
ojan 21:d417708e84a8 534 bool LoadConfig()
ojan 15:d14d385d37e2 535 {
onaka 7:0ec343d29641 536 char value[20];
onaka 7:0ec343d29641 537 //Read a configuration file from a mbed.
ojan 15:d14d385d37e2 538 if (!cfg.read("/sd/config.txt")) {
ojan 24:8838be99cec3 539 pc.printf("Config file does not exist\n");
ojan 21:d417708e84a8 540 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 541 } else {
onaka 7:0ec343d29641 542 //Get values
onaka 7:0ec343d29641 543 if (cfg.getValue("target_x", &value[0], sizeof(value))) target_x = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 544 else {
ojan 24:8838be99cec3 545 pc.printf("Failed to get value for target_x\n");
ojan 21:d417708e84a8 546 return false;
onaka 7:0ec343d29641 547 }
onaka 7:0ec343d29641 548 if (cfg.getValue("target_y", &value[0], sizeof(value))) target_y = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 549 else {
ojan 24:8838be99cec3 550 pc.printf("Failed to get value for target_y\n");
ojan 21:d417708e84a8 551 return false;
onaka 7:0ec343d29641 552 }
onaka 7:0ec343d29641 553 }
ojan 21:d417708e84a8 554 return true;
onaka 7:0ec343d29641 555 }
onaka 7:0ec343d29641 556
ojan 17:03b45055ca05 557 /** ログファイルの番号の最大値を得る関数
ojan 17:03b45055ca05 558 *
ojan 17:03b45055ca05 559 * @return マイクロSD内に存在するログファイル番号の最大値
ojan 17:03b45055ca05 560 */
ojan 15:d14d385d37e2 561 int Find_last()
ojan 15:d14d385d37e2 562 {
onaka 7:0ec343d29641 563 int i, n = 0;
onaka 7:0ec343d29641 564 char c;
onaka 7:0ec343d29641 565 DIR *dp;
onaka 7:0ec343d29641 566 struct dirent *dirst;
onaka 7:0ec343d29641 567 dp = opendir("/sd/");
ojan 15:d14d385d37e2 568 if (!dp) {
onaka 7:0ec343d29641 569 pc.printf("Could not open directry.\n");
onaka 7:0ec343d29641 570 return -1;
onaka 7:0ec343d29641 571 }
onaka 7:0ec343d29641 572 while((dirst = readdir(dp)) != NULL) {
onaka 7:0ec343d29641 573 if(sscanf(dirst->d_name, "log%03d.csv%c", &i, &c) == 1 && i>n) {
onaka 7:0ec343d29641 574 n = i;
onaka 7:0ec343d29641 575 }
onaka 7:0ec343d29641 576 }
onaka 7:0ec343d29641 577 closedir(dp);
onaka 7:0ec343d29641 578 return n;
ojan 0:bc6f14fc60c7 579 }
ojan 0:bc6f14fc60c7 580
ojan 17:03b45055ca05 581 /** カルマンフィルタの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 582 *
ojan 17:03b45055ca05 583 */
ojan 15:d14d385d37e2 584 void KalmanInit()
ojan 15:d14d385d37e2 585 {
ojan 11:083c8c9a5b84 586 // 重力
ojan 11:083c8c9a5b84 587 {
ojan 11:083c8c9a5b84 588 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 589 float alpha_R2 = 0.002f;
ojan 12:0d978eb4d639 590 float alpha_Q2 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 591 R2 *= alpha_R2;
ojan 11:083c8c9a5b84 592 Q2 *= alpha_Q2;
ojan 15:d14d385d37e2 593
ojan 13:df1e8a650185 594 // 観測方程式のヤコビアンの値を設定（時間変化無し）
ojan 13:df1e8a650185 595 float h2[15] = {
ojan 13:df1e8a650185 596 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 597 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 598 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 599 };
ojan 15:d14d385d37e2 600
ojan 13:df1e8a650185 601 H2.SetComps(h2);
ojan 11:083c8c9a5b84 602 }
ojan 15:d14d385d37e2 603
ojan 11:083c8c9a5b84 604 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 605 {
ojan 11:083c8c9a5b84 606 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 607 float alpha_R1 = 0.002f;
ojan 13:df1e8a650185 608 float alpha_Q1 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 609 R1 *= alpha_R1;
ojan 11:083c8c9a5b84 610 Q1 *= alpha_Q1;
ojan 15:d14d385d37e2 611
ojan 13:df1e8a650185 612 // 観測方程式のヤコビアンの値を設定（時間変化無し）
ojan 13:df1e8a650185 613 float h1[21] = {
ojan 13:df1e8a650185 614 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 615 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 616 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 617 };
ojan 15:d14d385d37e2 618
ojan 13:df1e8a650185 619 H1.SetComps(h1);
ojan 11:083c8c9a5b84 620 }
ojan 3:5358a691a100 621 }
ojan 3:5358a691a100 622
ojan 17:03b45055ca05 623 /** カルマンフィルタの更新を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 624 *
ojan 17:03b45055ca05 625 */
ojan 15:d14d385d37e2 626 void KalmanUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 627 {
ojan 13:df1e8a650185 628 // 重力
ojan 15:d14d385d37e2 629
ojan 11:083c8c9a5b84 630 {
ojan 13:df1e8a650185 631 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 632 float f2[25] = {
ojan 15:d14d385d37e2 633 1.0f, (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7))*dt, -(raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5))*dt, 0.0f, post_x2.GetComp(3)*dt,
ojan 15:d14d385d37e2 634 -(raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7))*dt, 1.0f, (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4))*dt, -post_x2.GetComp(3)*dt, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 635 (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5))*dt, -(raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4))*dt, 1.0f, post_x2.GetComp(2)*dt, -post_x2.GetComp(1)*dt,
ojan 15:d14d385d37e2 636 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 637 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 13:df1e8a650185 638 };
ojan 15:d14d385d37e2 639
ojan 13:df1e8a650185 640 F2.SetComps(f2);
ojan 15:d14d385d37e2 641
ojan 11:083c8c9a5b84 642 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 643 //pri_x2 = F2 * post_x2;
ojan 15:d14d385d37e2 644
ojan 13:df1e8a650185 645 float pri_x2_vals[5] = {
ojan 15:d14d385d37e2 646 post_x2.GetComp(1) + post_x2.GetComp(2) * (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7)) * dt - post_x2.GetComp(3) * (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 647 post_x2.GetComp(2) + post_x2.GetComp(3) * (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4)) * dt - post_x2.GetComp(1) * (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 648 post_x2.GetComp(3) + post_x2.GetComp(1) * (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5)) * dt - post_x2.GetComp(2) * (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 649 post_x2.GetComp(4),
ojan 13:df1e8a650185 650 post_x2.GetComp(5)
ojan 13:df1e8a650185 651 };
ojan 15:d14d385d37e2 652
ojan 13:df1e8a650185 653 pri_x2.SetComps(pri_x2_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 654
ojan 11:083c8c9a5b84 655 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 656 pri_P2 = F2 * post_P2 * F2.Transpose() + R2;
ojan 15:d14d385d37e2 657
ojan 11:083c8c9a5b84 658 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 659 S2 = Q2 + H2 * pri_P2 * H2.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 660 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 661 if((det = S2.Inverse(S_inv2)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 662 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 663 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
ojan 11:083c8c9a5b84 664 }
ojan 15:d14d385d37e2 665 K2 = pri_P2 * H2.Transpose() * S_inv2;
ojan 15:d14d385d37e2 666
ojan 11:083c8c9a5b84 667 // 事後推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 668 post_x2 = pri_x2 + K2 * (raw_acc - H2 * pri_x2);
ojan 11:083c8c9a5b84 669 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 670 post_P2 = (I2 - K2 * H2) * pri_P2;
ojan 11:083c8c9a5b84 671 }
ojan 15:d14d385d37e2 672
ojan 15:d14d385d37e2 673
ojan 11:083c8c9a5b84 674 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 675 {
ojan 11:083c8c9a5b84 676 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 677 float f1[49] = {
ojan 15:d14d385d37e2 678 1.0f, (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7))*dt, -(raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5))*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, -post_x1.GetComp(2) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 679 -(raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7))*dt, 1.0f, (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4))*dt, 0.0f, 0.0f, 0.0f, post_x1.GetComp(1) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 680 (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5))*dt, -(raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4))*dt, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 681 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 682 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 683 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 684 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 685 };
ojan 15:d14d385d37e2 686
ojan 13:df1e8a650185 687 F1.SetComps(f1);
ojan 15:d14d385d37e2 688
ojan 11:083c8c9a5b84 689 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 690 //pri_x1 = F1 * post_x1;
ojan 13:df1e8a650185 691 float pri_x1_vals[7] = {
ojan 15:d14d385d37e2 692 post_x1.GetComp(1) + post_x1.GetComp(2) * (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7)) * dt - post_x1.GetComp(3) * (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 693 post_x1.GetComp(2) + post_x1.GetComp(3) * (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4)) * dt - post_x1.GetComp(1) * (raw_gyro.GetComp(3) - post_x1.GetComp(7)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 694 post_x1.GetComp(3) + post_x1.GetComp(1) * (raw_gyro.GetComp(2) - post_x2.GetComp(5)) * dt - post_x1.GetComp(2) * (raw_gyro.GetComp(1) - post_x2.GetComp(4)) * dt,
ojan 15:d14d385d37e2 695 post_x1.GetComp(4),
ojan 15:d14d385d37e2 696 post_x1.GetComp(5),
ojan 15:d14d385d37e2 697 post_x1.GetComp(6),
ojan 13:df1e8a650185 698 post_x1.GetComp(7)
ojan 13:df1e8a650185 699 };
ojan 15:d14d385d37e2 700
ojan 13:df1e8a650185 701 pri_x1.SetComps(pri_x1_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 702
ojan 11:083c8c9a5b84 703 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 704 pri_P1 = F1 * post_P1 * F1.Transpose() + R1;
ojan 15:d14d385d37e2 705
ojan 11:083c8c9a5b84 706 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 707 S1 = Q1 + H1 * pri_P1 * H1.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 708 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 709 if((det = S1.Inverse(S_inv1)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 710 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 711 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
ojan 11:083c8c9a5b84 712 }
ojan 15:d14d385d37e2 713 K1 = pri_P1 * H1.Transpose() * S_inv1;
ojan 15:d14d385d37e2 714
ojan 11:083c8c9a5b84 715 // 事後推定値の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 716 post_x1 = pri_x1 + K1 * (raw_geomag - H1 * pri_x1);
ojan 11:083c8c9a5b84 717 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 718 post_P1 = (I1 - K1 * H1) * pri_P1;
ojan 3:5358a691a100 719 }
ojan 3:5358a691a100 720 }
ojan 3:5358a691a100 721
ojan 17:03b45055ca05 722 /** GPS座標から距離を算出
ojan 17:03b45055ca05 723 * @param 座標1（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 724 * @param 座標2（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 725 *
ojan 17:03b45055ca05 726 * @return 2点間の距離（m）
ojan 17:03b45055ca05 727 */
ojan 15:d14d385d37e2 728 float Distance(Vector p1, Vector p2)
ojan 15:d14d385d37e2 729 {
ojan 25:4c72d7420d8a 730 static float mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 731 static float s_mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 732 static float w;
ojan 25:4c72d7420d8a 733 static float m;
ojan 25:4c72d7420d8a 734 static float n;
ojan 25:4c72d7420d8a 735 static float d1;
ojan 25:4c72d7420d8a 736 static float d2;
ojan 25:4c72d7420d8a 737
ojan 9:6d4578dcc1ed 738 if(p1.GetDim() != p2.GetDim()) return 0.0f;
ojan 15:d14d385d37e2 739
ojan 25:4c72d7420d8a 740 mu_y = (p1.GetComp(2) + p2.GetComp(2)) * 0.5f;
ojan 25:4c72d7420d8a 741 s_mu_y = sin(mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 742 w = sqrt(1 - GPS_SQ_E * s_mu_y * s_mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 743 m = GPS_A * (1 - GPS_SQ_E) / (w * w * w);
ojan 25:4c72d7420d8a 744 n = GPS_A / w;
ojan 25:4c72d7420d8a 745 d1 = m * (p1.GetComp(2) - p2.GetComp(2));
ojan 25:4c72d7420d8a 746 d2 = n * cos(mu_y) * (p1.GetComp(1) - p2.GetComp(1));
ojan 15:d14d385d37e2 747
ojan 9:6d4578dcc1ed 748 return sqrt(d1 * d1 + d2 * d2);
ojan 9:6d4578dcc1ed 749 }
ojan 9:6d4578dcc1ed 750
ojan 14:f85cb5340cb8 751 /** 投下を検知する関数
ojan 15:d14d385d37e2 752 *
ojan 14:f85cb5340cb8 753 * @return 投下されたかどうか（true=投下　false=未投下
ojan 15:d14d385d37e2 754 *
ojan 17:03b45055ca05 755 */
ojan 20:00afba164688 756 bool Thrown()
ojan 15:d14d385d37e2 757 {
ojan 14:f85cb5340cb8 758 static int opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 759 static int g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 760 static int para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 761
ojan 14:f85cb5340cb8 762 if(optSensor.read_u16() > BorderOpt) opt_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 763 else opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 764 if(vrt_acc < BorderGravity) g_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 765 else g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 766 if((int)paraSensor == BorderParafoil) para_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 767 else para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 768
ojan 14:f85cb5340cb8 769 if(opt_count >= MaxCount || g_count >= MaxCount || para_count >= MaxCount) {
ojan 14:f85cb5340cb8 770 return true;
ojan 14:f85cb5340cb8 771 }
ojan 15:d14d385d37e2 772
ojan 14:f85cb5340cb8 773 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 774
ojan 14:f85cb5340cb8 775 }
ojan 14:f85cb5340cb8 776
ojan 23:79cdc1432160 777 /* ------------------------------ 割り込み関数 ------------------------------ */
ojan 23:79cdc1432160 778
ojan 20:00afba164688 779 /** データ取得＆更新関数
ojan 20:00afba164688 780 *
ojan 20:00afba164688 781 */
ojan 20:00afba164688 782 void DataUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 783 {
ojan 4:45dc5590abc0 784 // センサーの値を更新
ojan 4:45dc5590abc0 785 mpu.read();
ojan 4:45dc5590abc0 786 hmc.read();
ojan 15:d14d385d37e2 787
ojan 4:45dc5590abc0 788 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 4:45dc5590abc0 789 raw_acc.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.acc[i] * ACC_LSB_TO_G);
ojan 4:45dc5590abc0 790 raw_gyro.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.gyro[i] * GYRO_LSB_TO_DEG * DEG_TO_RAD);
ojan 4:45dc5590abc0 791 raw_geomag.SetComp(i+1, (float)hmc.data.value[i] * MAG_LSB_TO_GAUSS);
ojan 4:45dc5590abc0 792 }
ojan 15:d14d385d37e2 793
ojan 14:f85cb5340cb8 794 Vector delta_g = Cross(raw_gyro, raw_g); // Δg = ω × g
ojan 4:45dc5590abc0 795 raw_g = 0.9f * (raw_g - delta_g * dt) + 0.1f * raw_acc.Normalize(); // 相補フィルタ
ojan 4:45dc5590abc0 796 raw_g = raw_g.Normalize();
ojan 15:d14d385d37e2 797
ojan 4:45dc5590abc0 798 KalmanUpdate();
ojan 15:d14d385d37e2 799
ojan 4:45dc5590abc0 800 // LPS25Hによる気圧の取得は10Hz
ojan 4:45dc5590abc0 801 lps_cnt = (lps_cnt+1)%10;
ojan 4:45dc5590abc0 802 if(lps_cnt == 0) {
ojan 4:45dc5590abc0 803 raw_press = (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 24:8838be99cec3 804 raw_temp = TempLsbToDeg(lps.temperature());
ojan 4:45dc5590abc0 805 }
ojan 15:d14d385d37e2 806
ojan 24:8838be99cec3 807 if(INT_flag) {
ojan 4:45dc5590abc0 808 g = raw_g;
ojan 4:45dc5590abc0 809 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 11:083c8c9a5b84 810 geomag.SetComp(i+1, post_x1.GetComp(i+1));
ojan 4:45dc5590abc0 811 }
ojan 4:45dc5590abc0 812 acc = raw_acc;
ojan 4:45dc5590abc0 813 gyro = raw_gyro;
ojan 4:45dc5590abc0 814 press = raw_press;
ojan 23:79cdc1432160 815 temp = raw_temp;
ojan 15:d14d385d37e2 816
ojan 13:df1e8a650185 817 vrt_acc = raw_acc * raw_g;
ojan 15:d14d385d37e2 818
ojan 0:bc6f14fc60c7 819 }
ojan 3:5358a691a100 820 }
ojan 3:5358a691a100 821
ojan 14:f85cb5340cb8 822 /* ------------------------------ デバッグ用関数 ------------------------------ */
ojan 9:6d4578dcc1ed 823
ojan 15:d14d385d37e2 824 void toString(Matrix& m)
ojan 15:d14d385d37e2 825 {
ojan 15:d14d385d37e2 826
ojan 3:5358a691a100 827 for(int i=0; i<m.GetRow(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 828 for(int j=0; j<m.GetCol(); j++) {
ojan 3:5358a691a100 829 pc.printf("%.6f\t", m.GetComp(i+1, j+1));
ojan 3:5358a691a100 830 }
ojan 3:5358a691a100 831 pc.printf("\r\n");
ojan 3:5358a691a100 832 }
ojan 15:d14d385d37e2 833
ojan 3:5358a691a100 834 }
ojan 3:5358a691a100 835
ojan 15:d14d385d37e2 836 void toString(Vector& v)
ojan 15:d14d385d37e2 837 {
ojan 15:d14d385d37e2 838
ojan 3:5358a691a100 839 for(int i=0; i<v.GetDim(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 840 pc.printf("%.6f\t", v.GetComp(i+1));
ojan 3:5358a691a100 841 }
ojan 3:5358a691a100 842 pc.printf("\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 843
ojan 0:bc6f14fc60c7 844 }