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@33:56163d4e2c53, 2015-07-19 (annotated)

Committer:
ojan
Date:
Sun Jul 19 02:21:43 2015 +0000
Revision:
33:56163d4e2c53
Parent:
32:b35efe3d1091
Child:
34:4bda9af9a0cd
LAURUS_Program_v2.8.0; ; + drive servo motors with a certain speed

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 27:a26ff85bba23 15 //#define RULE1
ojan 15:d14d385d37e2 16 //#define RULE2
ojan 15:d14d385d37e2 17 //#define RULE3
ojan 29:59f4808e2eb6 18 //#define RULE4
ojan 31:2f88240999fe 19 #define SERVO_DEBUG
ojan 31:2f88240999fe 20 //#define DIRECTION_DEBUG
ojan 29:59f4808e2eb6 21 //#define SPIRAL_DEBUG
ojan 25:4c72d7420d8a 22
ojan 24:8838be99cec3 23 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 31:2f88240999fe 24 const float TargetDirection = 0.0f; // 指定方向に飛ぶ
ojan 24:8838be99cec3 25 #endif
ojan 14:f85cb5340cb8 26 const float dt = 0.01f; // 割り込み周期(s)
ojan 21:d417708e84a8 27 const float ServoMax = 0.0046f; // サーボの最大パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 28 const float ServoMin = 0.0012f; // サーボの最小パルス長(s)
ojan 33:56163d4e2c53 29 const float Stabilize = 0.0f; // 滑空安定時の引っ張り量
ojan 33:56163d4e2c53 30 const float Turn = 25.0f; // 旋回時の引っ張り量
ojan 33:56163d4e2c53 31 const float PullRate = 5.0f; // 紐の引っ張り速度
ojan 33:56163d4e2c53 32 const float PullMax = 25.0f; // 引っ張れる紐の最大量(mm)
ojan 14:f85cb5340cb8 33 const float BorderSpiral = 40.0f; // スパイラル検知角度
ojan 14:f85cb5340cb8 34 const short BorderOpt = 30000; // 光センサーの閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 35 const float BorderGravity = 0.3f; // 無重力状態の閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 36 const int BorderParafoil = 0; // 物理スイッチのOFF出力
ojan 14:f85cb5340cb8 37 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 31:2f88240999fe 38 const int WaitTime = 6; // 投下後、安定するまで何秒滑空するか
ojan 15:d14d385d37e2 39 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 40 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 29:59f4808e2eb6 41 const float BorderDistance = 5.0f; // 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 29:59f4808e2eb6 42 const float BorderHeight = 10.0f; // 制御則3と2を切り替える高度の閾値(m)
ojan 1:6cd6d2760856 43
ojan 25:4c72d7420d8a 44 enum Direction {LEFT, RIGHT, NEUTRAL};
ojan 25:4c72d7420d8a 45
ojan 14:f85cb5340cb8 46 /****************************** private macro ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 47 /****************************** private typedef ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 48 /****************************** private variables ******************************/
ojan 10:8ee11e412ad7 49 DigitalOut myled(LED1); // デバッグ用LEDのためのデジタル出力
ojan 10:8ee11e412ad7 50 I2C i2c(PB_9, PB_8); // I2Cポート
ojan 10:8ee11e412ad7 51 MPU6050 mpu(&i2c); // 加速度・角速度センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 52 HMC5883L hmc(&i2c); // 地磁気センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 53 LPS25H lps(&i2c); // 気圧センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 54 Serial gps(PA_11, PA_12); // GPS通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 55 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX); // PC通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 56 GMS6_CR6 gms(&gps, &pc); // GPS
onaka 7:0ec343d29641 57 SDFileSystem sd(PB_5, PB_4, PB_3, PB_10, "sd"); // microSD
ojan 19:ad8ff2de68f5 58 FILE * fp; // ログファイルのポインタ
onaka 28:d993f3bbe302 59 BufferedSerial xbee(PA_9, PA_10, PC_1, 256, 16); // Xbee
ojan 14:f85cb5340cb8 60 ConfigFile cfg; // ConfigFile
ojan 33:56163d4e2c53 61 PwmOut servoL(PB_6), servoR(PC_7); // サーボ用PWM出力
ojan 14:f85cb5340cb8 62 AnalogIn optSensor(PC_0); // 照度センサ用アナログ入力
ojan 23:79cdc1432160 63 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 64 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 65 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 66 Ticker ticker; // 割り込みタイマー
ojan 14:f85cb5340cb8 67 Timer timer; // 時間計測用タイマー
ojan 25:4c72d7420d8a 68 Direction dir = NEUTRAL; // 旋回方向
ojan 0:bc6f14fc60c7 69
ojan 14:f85cb5340cb8 70 int lps_cnt = 0; // 気圧センサ読み取りカウント
ojan 25:4c72d7420d8a 71 bool INT_flag = true; // 割り込み可否フラグ
ojan 17:03b45055ca05 72 /* こちらの変数群はメインループでは参照しない */
ojan 14:f85cb5340cb8 73 Vector raw_acc(3); // 加速度(m/s^2) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 74 Vector raw_gyro(3); // 角速度(deg/s) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 75 Vector raw_geomag(3); // 地磁気(?) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 76 float raw_press; // 気圧(hPa) 生
ojan 23:79cdc1432160 77 float raw_temp; // 温度(℃)　生
ojan 17:03b45055ca05 78 /* メインループ内ではこちらを参照する */
ojan 14:f85cb5340cb8 79 Vector acc(3); // 加速度(m/s^2)
ojan 14:f85cb5340cb8 80 Vector gyro(3); // 角速度(deg/s)
ojan 14:f85cb5340cb8 81 Vector geomag(3); // 地磁気(?)
ojan 24:8838be99cec3 82 float p0; // 気圧の初期値
ojan 14:f85cb5340cb8 83 float press; // 気圧(hPa)
ojan 23:79cdc1432160 84 float temp; // 温度(℃)
ojan 24:8838be99cec3 85 float height; // 高さ(m)
ojan 1:6cd6d2760856 86
ojan 14:f85cb5340cb8 87 Vector raw_g(3); // 重力ベクトル 生
ojan 14:f85cb5340cb8 88 Vector g(3); // 重力ベクトル
ojan 14:f85cb5340cb8 89 Vector target_p(2); // 目標情報（経度、緯度）（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 90 Vector p(2); // 現在の位置情報(補完含む)(経度, 緯度)（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 91 Vector new_p(2); // 最新の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 92 Vector pre_p(2); // 過去の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 93 int UTC_t = 0; // UTC時刻
ojan 14:f85cb5340cb8 94 int pre_UTC_t = 0; // 前のUTC時刻
ojan 30:fb310564097b 95 int ss = 0; // 時刻の秒数の小数部分
ojan 8:602865d8fca3 96
ojan 14:f85cb5340cb8 97 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 98 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 99 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 100
ojan 14:f85cb5340cb8 101 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 102 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 103 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 104
ojan 33:56163d4e2c53 105 float pull_L = 0.0f; // 左サーボの引っ張り量（目標値）(mm：0~PullMax)
ojan 33:56163d4e2c53 106 float pull_R = 0.0f; // 右サーボの引っ張り量（目標値）(mm：0~PullMax)
ojan 9:6d4578dcc1ed 107
ojan 14:f85cb5340cb8 108 float yaw = 0.0f; // 本体のヨー角（deg）z軸周り
ojan 14:f85cb5340cb8 109 float pitch = 0.0f; // 本体のピッチ角（deg）y軸周り
ojan 14:f85cb5340cb8 110 float roll = 0.0f; // 本体のロール角（deg）x軸周り
ojan 9:6d4578dcc1ed 111
ojan 14:f85cb5340cb8 112 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 113
ojan 14:f85cb5340cb8 114 int step = 0; // シーケンス制御のステップ
ojan 20:00afba164688 115 char data[512] = {}; // 送信データ用配
ojan 20:00afba164688 116 int loopTime = 0; // 1ループに掛かる時間（デバッグ用
ojan 25:4c72d7420d8a 117 float sv = 0.0f; // サーボ電源電圧
ojan 25:4c72d7420d8a 118 float lv = 0.0f; // ロジック電源電圧
ojan 3:5358a691a100 119
onaka 7:0ec343d29641 120 /** config.txt **
ojan 15:d14d385d37e2 121 * #から始めるのはコメント行
onaka 7:0ec343d29641 122 * #イコールの前後に空白を入れない
onaka 7:0ec343d29641 123 * target_x=111.222
onaka 7:0ec343d29641 124 * target_y=33.444
onaka 7:0ec343d29641 125 */
ojan 23:79cdc1432160 126 float target_x, target_y;
onaka 7:0ec343d29641 127
ojan 14:f85cb5340cb8 128 /* ---------- Kalman Filter ---------- */
ojan 11:083c8c9a5b84 129 // 地磁気ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 130 // ジャイロのz軸周りのバイアスも推定
ojan 13:df1e8a650185 131 Vector pri_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 132 Matrix pri_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 133 Vector post_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 134 Matrix post_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 135 Matrix F1(7, 7), H1(3, 7);
ojan 13:df1e8a650185 136 Matrix R1(7, 7), Q1(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 137 Matrix I1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 138 Matrix K1(7, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 139 Matrix S1(3, 3), S_inv1(3, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 140
ojan 11:083c8c9a5b84 141 // 重力ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 142 // 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 143 Vector pri_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 144 Matrix pri_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 145 Vector post_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 146 Matrix post_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 147 Matrix F2(5, 5), H2(3, 5);
ojan 13:df1e8a650185 148 Matrix R2(5, 5), Q2(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 149 Matrix I2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 150 Matrix K2(5, 3);
ojan 13:df1e8a650185 151 Matrix S2(3, 3), S_inv2(3, 3);
ojan 14:f85cb5340cb8 152 /* ---------- ------------- ---------- */
ojan 3:5358a691a100 153
ojan 1:6cd6d2760856 154
ojan 14:f85cb5340cb8 155 /****************************** private functions ******************************/
ojan 21:d417708e84a8 156 bool SD_Init(); // SDカード初期化
ojan 23:79cdc1432160 157 void SensorsInit(); // 各種センサーの初期化
ojan 17:03b45055ca05 158 void KalmanInit(); // カルマンフィルタ初期化
ojan 21:d417708e84a8 159 bool LoadConfig(); // config読み取り
ojan 14:f85cb5340cb8 160 int Find_last(); // SDカード初期化用関数
ojan 20:00afba164688 161 void DataProcessing(); // データ処理関数
ojan 20:00afba164688 162 void ControlRoutine(); // 制御ルーチン関数
ojan 14:f85cb5340cb8 163 void KalmanUpdate(); // カルマンフィルタ更新
ojan 14:f85cb5340cb8 164 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 165 bool Thrown(); // 投下されたかどうかを判断する
ojan 20:00afba164688 166 void DataUpdate(); // データ取得&更新関数
ojan 14:f85cb5340cb8 167 void toString(Matrix& m); // デバッグ用
ojan 14:f85cb5340cb8 168 void toString(Vector& v); // デバッグ用
ojan 1:6cd6d2760856 169
ojan 25:4c72d7420d8a 170 /** 小さい値を返す関数
ojan 25:4c72d7420d8a 171 * @param a: 1つ目の入力値
ojan 25:4c72d7420d8a 172 * @param b: 2つ目の入力値
ojan 25:4c72d7420d8a 173 *
ojan 25:4c72d7420d8a 174 * @return a,bのうち、小さい方の値
ojan 25:4c72d7420d8a 175 */
ojan 15:d14d385d37e2 176 inline float min(float a, float b)
ojan 15:d14d385d37e2 177 {
ojan 14:f85cb5340cb8 178 return ((a > b) ? b : a);
ojan 14:f85cb5340cb8 179 }
ojan 14:f85cb5340cb8 180
ojan 25:4c72d7420d8a 181 /** 気圧の変化から高度を計算する関数
ojan 25:4c72d7420d8a 182 * @param press: 現在の気圧
ojan 25:4c72d7420d8a 183 *
ojan 25:4c72d7420d8a 184 * @return height: 現在の基準点からの高度
ojan 25:4c72d7420d8a 185 */
ojan 25:4c72d7420d8a 186 inline float Height(float press) {
ojan 25:4c72d7420d8a 187 return (153.8f * (pow((p0/press),0.1902f)-1.0f)*(25.0f+273.15f));
ojan 24:8838be99cec3 188 }
ojan 24:8838be99cec3 189
ojan 14:f85cb5340cb8 190 /****************************** main function ******************************/
ojan 0:bc6f14fc60c7 191
ojan 15:d14d385d37e2 192 int main()
ojan 15:d14d385d37e2 193 {
ojan 15:d14d385d37e2 194
ojan 14:f85cb5340cb8 195 i2c.frequency(400000); // I2Cの通信速度を400kHzに設定
ojan 23:79cdc1432160 196
ojan 22:3caa2983bf1d 197 //Config読み取り
ojan 26:6e09df57ee91 198 xbee.printf("load...");
ojan 24:8838be99cec3 199 while(!LoadConfig()) {
ojan 24:8838be99cec3 200 wait(0.1f);
ojan 26:6e09df57ee91 201 xbee.printf(".");
ojan 24:8838be99cec3 202 }
ojan 26:6e09df57ee91 203 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 22:3caa2983bf1d 204 xbee.printf("target(%.5f, %.5f)\r\n", target_x, target_y);
ojan 22:3caa2983bf1d 205
ojan 17:03b45055ca05 206 // SDカード初期化
ojan 26:6e09df57ee91 207 xbee.printf("SD Init...");
ojan 24:8838be99cec3 208 while(!SD_Init()) {
ojan 24:8838be99cec3 209 wait(0.1f);
ojan 26:6e09df57ee91 210 xbee.printf(".");
ojan 24:8838be99cec3 211 }
ojan 26:6e09df57ee91 212 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 24:8838be99cec3 213
ojan 24:8838be99cec3 214 // センサー関連の初期化
ojan 26:6e09df57ee91 215 xbee.printf("Sensors Init...");
ojan 24:8838be99cec3 216 SensorsInit();
ojan 26:6e09df57ee91 217 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 218
onaka 7:0ec343d29641 219 //カルマンフィルタ初期化
ojan 3:5358a691a100 220 KalmanInit();
ojan 15:d14d385d37e2 221
ojan 26:6e09df57ee91 222 NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 5);
ojan 20:00afba164688 223 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 17:03b45055ca05 224
ojan 17:03b45055ca05 225 servoL.period(0.020f); // サーボの信号の周期は20ms
ojan 17:03b45055ca05 226 servoR.period(0.020f);
ojan 15:d14d385d37e2 227
ojan 15:d14d385d37e2 228
ojan 14:f85cb5340cb8 229 /* ------------------------------ ↓↓↓ ここからメインループ ↓↓↓ ------------------------------ */
ojan 0:bc6f14fc60c7 230 while(1) {
ojan 4:45dc5590abc0 231 timer.stop();
ojan 4:45dc5590abc0 232 timer.reset();
ojan 4:45dc5590abc0 233 timer.start();
ojan 14:f85cb5340cb8 234 myled = 1; // LED is ON
ojan 20:00afba164688 235
ojan 24:8838be99cec3 236 INT_flag = false; // 割り込みによる変数書き換えを阻止
ojan 14:f85cb5340cb8 237 /******************************* データ処理 *******************************/
ojan 20:00afba164688 238 DataProcessing();
ojan 15:d14d385d37e2 239
ojan 14:f85cb5340cb8 240 /******************************* 制御ルーチン *******************************/
ojan 24:8838be99cec3 241 #ifdef SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 242 if(xbee.readable()) {
ojan 24:8838be99cec3 243 char cmd = xbee.getc();
ojan 24:8838be99cec3 244 if(cmd == 'w') {
ojan 33:56163d4e2c53 245 pull_R += 5.0f;
ojan 24:8838be99cec3 246 } else if(cmd == 's'){
ojan 33:56163d4e2c53 247 pull_R -= 5.0f;
ojan 24:8838be99cec3 248 } else if(cmd == 'a'){
ojan 33:56163d4e2c53 249 pull_L += 5.0f;
ojan 24:8838be99cec3 250 } else if(cmd == 'd'){
ojan 33:56163d4e2c53 251 pull_L -= 5.0f;
ojan 24:8838be99cec3 252 }
ojan 24:8838be99cec3 253 }
ojan 24:8838be99cec3 254 #else
ojan 20:00afba164688 255 ControlRoutine();
ojan 24:8838be99cec3 256 #endif
ojan 21:d417708e84a8 257
ojan 25:4c72d7420d8a 258 sv = (float)servoVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // サーボ電源電圧
ojan 25:4c72d7420d8a 259 lv = (float)logicVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // ロジック電源電圧
ojan 24:8838be99cec3 260
ojan 33:56163d4e2c53 261
ojan 21:d417708e84a8 262
ojan 21:d417708e84a8 263 // データをmicroSDに保存し、XBeeでPCへ送信する
ojan 27:a26ff85bba23 264 sprintf(data, "%d.%d, %.1f,%.1f,%.1f, %.3f,%.6f,%.6f, %.3f,%.3f,%.1f, %d, %d,%d\r\n",
ojan 29:59f4808e2eb6 265 UTC_t, ss, yaw, pitch, roll,
ojan 21:d417708e84a8 266 press, gms.longitude, gms.latitude,
ojan 25:4c72d7420d8a 267 vrt_acc, height, Distance(target_p, p),
ojan 25:4c72d7420d8a 268 optSensor.read_u16(), pull_R, pull_L);
ojan 21:d417708e84a8 269
ojan 24:8838be99cec3 270 INT_flag = true; // 割り込み許可
ojan 21:d417708e84a8 271
ojan 21:d417708e84a8 272 fprintf(fp, data);
ojan 21:d417708e84a8 273 fflush(fp);
ojan 21:d417708e84a8 274 xbee.printf(data);
ojan 21:d417708e84a8 275
ojan 15:d14d385d37e2 276
ojan 9:6d4578dcc1ed 277 myled = 0; // LED is OFF
ojan 15:d14d385d37e2 278
ojan 20:00afba164688 279 loopTime = timer.read_ms();
ojan 20:00afba164688 280
ojan 9:6d4578dcc1ed 281 // ループはきっかり0.2秒ごと
ojan 9:6d4578dcc1ed 282 while(timer.read_ms() < 200);
ojan 20:00afba164688 283
ojan 0:bc6f14fc60c7 284 }
ojan 15:d14d385d37e2 285
ojan 14:f85cb5340cb8 286 /* ------------------------------ ↑↑↑ ここまでメインループ ↑↑↑ ------------------------------ */
onaka 7:0ec343d29641 287 }
onaka 7:0ec343d29641 288
ojan 20:00afba164688 289 /** データ処理関数
ojan 20:00afba164688 290 *
ojan 20:00afba164688 291 */
ojan 20:00afba164688 292 void DataProcessing()
ojan 20:00afba164688 293 {
ojan 27:a26ff85bba23 294 static float R_11; // 回転行列(1,1)成分
ojan 27:a26ff85bba23 295 static float R_12; // 回転行列(1,2)成分
ojan 27:a26ff85bba23 296 static float r_cos; // ロール角のcos値
ojan 27:a26ff85bba23 297 static float r_sin; // ロール角のsin値
ojan 27:a26ff85bba23 298 static float p_cos; // ピッチ角のcos値
ojan 27:a26ff85bba23 299 static float p_sin; // ピッチ角のsin値
ojan 25:4c72d7420d8a 300
ojan 20:00afba164688 301 gms.read(); // GPSデータ取得
ojan 29:59f4808e2eb6 302 UTC_t = (int)gms.time + 90000;
ojan 20:00afba164688 303
ojan 20:00afba164688 304 // 参照座標系の基底を求める
ojan 20:00afba164688 305 r_u = g;
ojan 20:00afba164688 306 r_f = geomag.GetPerpCompTo(g).Normalize();
ojan 20:00afba164688 307 r_l = Cross(r_u, r_f);
ojan 20:00afba164688 308
ojan 20:00afba164688 309 // 回転行列を経由してオイラー角を求める
ojan 20:00afba164688 310 // 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 311 // 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 312
ojan 25:4c72d7420d8a 313 R_11 = r_f * b_f; // 回転行列の(1,1)成分
ojan 25:4c72d7420d8a 314 R_12 = r_f * b_l; // 回転行列の(1,2)成分
ojan 20:00afba164688 315 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION;
ojan 25:4c72d7420d8a 316 r_cos = g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 317 r_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize(), b_u) * b_f;
ojan 25:4c72d7420d8a 318 if(r_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 319 roll = acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 320 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 321 roll = -acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 322 }
ojan 25:4c72d7420d8a 323
ojan 25:4c72d7420d8a 324 p_cos = g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 325 p_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize(), b_u) * b_l;
ojan 25:4c72d7420d8a 326 if(p_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 327 pitch = acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 328 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 329 pitch = -acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 330 }
ojan 20:00afba164688 331
ojan 20:00afba164688 332 if(yaw > 180.0f) yaw -= 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 30:fb310564097b 333 else if(yaw < -180.0f) yaw += 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 334
ojan 20:00afba164688 335 if(UTC_t - pre_UTC_t >= 1) { // GPSデータが更新されていたら
ojan 25:4c72d7420d8a 336 pre_p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 337 new_p.SetComp(1, gms.longitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 338 new_p.SetComp(2, gms.latitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 339 p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 340 pre_UTC_t = UTC_t;
ojan 27:a26ff85bba23 341 ss = 0;
ojan 20:00afba164688 342 } else { // 更新されていなかったら
ojan 25:4c72d7420d8a 343 p += 0.2f * (new_p - pre_p);
ojan 27:a26ff85bba23 344 ss += 2;
ojan 20:00afba164688 345 }
ojan 20:00afba164688 346
ojan 25:4c72d7420d8a 347 height = Height(press);
ojan 24:8838be99cec3 348
ojan 20:00afba164688 349
ojan 20:00afba164688 350
ojan 20:00afba164688 351 }
ojan 20:00afba164688 352
ojan 20:00afba164688 353 /** 制御ルーチン関数
ojan 20:00afba164688 354 *
ojan 20:00afba164688 355 */
ojan 20:00afba164688 356 void ControlRoutine()
ojan 20:00afba164688 357 {
ojan 29:59f4808e2eb6 358 static int count = 0;
ojan 25:4c72d7420d8a 359 static float target_lng;
ojan 25:4c72d7420d8a 360 static float target_lat;
ojan 25:4c72d7420d8a 361 static float target_X;
ojan 25:4c72d7420d8a 362 static float target_Y;
ojan 25:4c72d7420d8a 363 static float theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 364 static float delta_theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 365
ojan 20:00afba164688 366 switch(step) {
ojan 20:00afba164688 367
ojan 20:00afba164688 368 // 投下&安定滑空シーケンス
ojan 20:00afba164688 369 case 0:
ojan 20:00afba164688 370 if(Thrown() || count != 0) {
ojan 20:00afba164688 371 count++;
ojan 30:fb310564097b 372 pull_L = Stabilize;
ojan 30:fb310564097b 373 pull_R = Stabilize;
ojan 20:00afba164688 374 if(count >= WaitTime*5) {
ojan 33:56163d4e2c53 375 pull_L = 0.0f;
ojan 33:56163d4e2c53 376 pull_R = 0.0f;
ojan 29:59f4808e2eb6 377 #ifdef SPIRAL_DEBUG
ojan 29:59f4808e2eb6 378 step = 2;
ojan 29:59f4808e2eb6 379 #else
ojan 20:00afba164688 380 step = 1;
ojan 29:59f4808e2eb6 381 #endif
ojan 20:00afba164688 382 }
ojan 20:00afba164688 383 }
ojan 20:00afba164688 384 break;
ojan 20:00afba164688 385
ojan 20:00afba164688 386 // 制御シーケンス
ojan 20:00afba164688 387 case 1:
ojan 20:00afba164688 388 if(fabs(roll) > BorderSpiral) {
ojan 20:00afba164688 389 // スパイラル回避行動
ojan 31:2f88240999fe 390 /*if(roll > 0) {
ojan 20:00afba164688 391 pull_L = PullMax;
ojan 33:56163d4e2c53 392 pull_R = 0.0f;
ojan 20:00afba164688 393 } else {
ojan 33:56163d4e2c53 394 pull_L = 0.0f;
ojan 20:00afba164688 395 pull_R = PullMax;
ojan 31:2f88240999fe 396 }*/
ojan 31:2f88240999fe 397
ojan 20:00afba164688 398 } else {
ojan 20:00afba164688 399
ojan 20:00afba164688 400 /* いずれも地球を完全球体と仮定 */
ojan 25:4c72d7420d8a 401 target_lng = target_x * DEG_TO_RAD;
ojan 25:4c72d7420d8a 402 target_lat = target_y * DEG_TO_RAD;
ojan 20:00afba164688 403 /* 北から西回りで目標方向の角度を出力 */
ojan 25:4c72d7420d8a 404 target_Y = cos( target_lat ) * sin( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 25:4c72d7420d8a 405 target_X = cos( p.GetComp(2) ) * sin( target_lat ) - sin( p.GetComp(2) ) * cos( target_lat ) * cos( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 29:59f4808e2eb6 406
ojan 29:59f4808e2eb6 407 #ifdef RULE4
ojan 29:59f4808e2eb6 408 if(height > BorderHeight) {
ojan 29:59f4808e2eb6 409 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG + Beta;
ojan 29:59f4808e2eb6 410 if(theta > 180.0f) theta -= 360.0f;
ojan 29:59f4808e2eb6 411 } else {
ojan 29:59f4808e2eb6 412 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG;
ojan 29:59f4808e2eb6 413 }
ojan 29:59f4808e2eb6 414 #elif RULE3
ojan 29:59f4808e2eb6 415 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG + Beta;
ojan 29:59f4808e2eb6 416
ojan 29:59f4808e2eb6 417 if(theta > 180.0f) theta -= 360.0f;
ojan 29:59f4808e2eb6 418 else if(theta < -180.0f) theta += 360.0f;
ojan 29:59f4808e2eb6 419 #else
ojan 25:4c72d7420d8a 420 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG;
ojan 29:59f4808e2eb6 421 #endif
ojan 29:59f4808e2eb6 422
ojan 24:8838be99cec3 423 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 424 theta = TargetDirection;
ojan 24:8838be99cec3 425 #endif
ojan 20:00afba164688 426
ojan 20:00afba164688 427 if(yaw >= 0.0f) { // ヨー角が正
ojan 20:00afba164688 428 if(theta >= 0.0f) { // 目標角も正ならば、
ojan 24:8838be99cec3 429 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 430 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 431 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 432 } else { // 目標角が負であれば
ojan 20:00afba164688 433 theta += 360.0f; // 360°足して正の値に変換してから
ojan 20:00afba164688 434 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 435 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 436 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 437 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 438 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 439 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 440 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 441 }
ojan 20:00afba164688 442 }
ojan 20:00afba164688 443 } else { // ヨー角が負
ojan 20:00afba164688 444 if(theta <= 0.0f) { // 目標角も負ならば、
ojan 24:8838be99cec3 445 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 446 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 447 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 448 } else { // 目標角が正であれば、
ojan 20:00afba164688 449 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 450 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 451 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 452 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 453 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 454 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 455 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 456 }
ojan 20:00afba164688 457 }
ojan 20:00afba164688 458 }
ojan 20:00afba164688 459
ojan 24:8838be99cec3 460 if(dir == LEFT) { //目標は左方向
ojan 20:00afba164688 461
ojan 30:fb310564097b 462 pull_L = Turn;
ojan 33:56163d4e2c53 463 pull_R = 0.0f;
ojan 20:00afba164688 464
ojan 24:8838be99cec3 465 } else if (dir == RIGHT) { //目標は右方向
ojan 20:00afba164688 466
ojan 33:56163d4e2c53 467 pull_L = 0.0f;
ojan 30:fb310564097b 468 pull_R = Turn;
ojan 20:00afba164688 469
ojan 24:8838be99cec3 470 } else if (dir == NEUTRAL) {
ojan 33:56163d4e2c53 471 pull_L = 0.0f;
ojan 33:56163d4e2c53 472 pull_R = 0.0f;
ojan 20:00afba164688 473 }
ojan 20:00afba164688 474 }
ojan 29:59f4808e2eb6 475 #ifdef RULE4
ojan 29:59f4808e2eb6 476 if(height <= BorderHeight) {
ojan 29:59f4808e2eb6 477 // 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 29:59f4808e2eb6 478 if(Distance(target_p, p) < BorderDistance) step = 2;
ojan 29:59f4808e2eb6 479 }
ojan 29:59f4808e2eb6 480 #else
ojan 20:00afba164688 481 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 482 // 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 483 if(Distance(target_p, p) < BorderDistance) step = 2;
ojan 20:00afba164688 484 #endif
ojan 29:59f4808e2eb6 485 #endif
ojan 20:00afba164688 486
ojan 20:00afba164688 487 break;
ojan 20:00afba164688 488
ojan 29:59f4808e2eb6 489 #if defined(RULE2) || defined(RULE4) || defined(SPIRAL_DEBUG)
ojan 20:00afba164688 490 // 落下シーケンス
ojan 20:00afba164688 491 case 2:
ojan 33:56163d4e2c53 492 pull_L = 0.0f;
ojan 29:59f4808e2eb6 493 pull_R = PullMax;
ojan 20:00afba164688 494
ojan 29:59f4808e2eb6 495 #ifndef SPIRAL_DEBUG
ojan 20:00afba164688 496 // 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 497 // 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 498 if(Distance(target_p, p) > BorderDistance+3.0f) step = 1;
ojan 29:59f4808e2eb6 499 #endif
ojan 20:00afba164688 500 break;
ojan 20:00afba164688 501 #endif
ojan 20:00afba164688 502 }
ojan 20:00afba164688 503 }
ojan 20:00afba164688 504
ojan 23:79cdc1432160 505 /** 各種センサーの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 506 *
ojan 17:03b45055ca05 507 */
ojan 23:79cdc1432160 508 void SensorsInit()
ojan 20:00afba164688 509 {
ojan 23:79cdc1432160 510
ojan 23:79cdc1432160 511 if(!mpu.init()) error("mpu6050 Initialize Error !!"); // mpu6050初期化
ojan 23:79cdc1432160 512 if(!hmc.init()) error("hmc5883l Initialize Error !!"); // hmc5883l初期化
ojan 23:79cdc1432160 513
ojan 17:03b45055ca05 514 //重力ベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 515 raw_g.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 516 raw_g.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 517 raw_g.SetComp(3, 1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 518
ojan 17:03b45055ca05 519 // 機体に固定されたベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 520 b_f.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 521 b_f.SetComp(2, 0.0f);
ojan 33:56163d4e2c53 522 b_f.SetComp(3, -1.0f);
ojan 31:2f88240999fe 523 b_u.SetComp(1, 1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 524 b_u.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 525 b_u.SetComp(3, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 526 b_l = Cross(b_u, b_f);
ojan 20:00afba164688 527
ojan 17:03b45055ca05 528 // 目標座標をベクトルに代入
ojan 17:03b45055ca05 529 target_p.SetComp(1, target_x * DEG_TO_RAD);
ojan 17:03b45055ca05 530 target_p.SetComp(2, target_y * DEG_TO_RAD);
ojan 24:8838be99cec3 531
ojan 24:8838be99cec3 532 // 地表の気圧を取得
ojan 33:56163d4e2c53 533 p0 = 0.0f;
ojan 24:8838be99cec3 534 for(int i=0; i<10; i++) {
ojan 24:8838be99cec3 535 p0 += (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 25:4c72d7420d8a 536 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 537 }
ojan 24:8838be99cec3 538 p0 /= 10.0f;
ojan 26:6e09df57ee91 539
ojan 26:6e09df57ee91 540 xbee.printf(".");
ojan 17:03b45055ca05 541 }
ojan 17:03b45055ca05 542
ojan 17:03b45055ca05 543 /** マイクロSDカードの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 544 *
ojan 17:03b45055ca05 545 */
ojan 21:d417708e84a8 546 bool SD_Init()
ojan 20:00afba164688 547 {
ojan 17:03b45055ca05 548 //SDカード初期化
ojan 17:03b45055ca05 549 char filename[15];
ojan 17:03b45055ca05 550 int n = Find_last();
ojan 17:03b45055ca05 551 if(n < 0) {
ojan 24:8838be99cec3 552 pc.printf("Could not read a SD Card.\n");
ojan 21:d417708e84a8 553 return false;
ojan 17:03b45055ca05 554 }
ojan 17:03b45055ca05 555 sprintf(filename, "/sd/log%03d.csv", n+1);
ojan 17:03b45055ca05 556 fp = fopen(filename, "w");
ojan 17:03b45055ca05 557 fprintf(fp, "log data\r\n");
ojan 17:03b45055ca05 558 xbee.printf("log data\r\n");
ojan 21:d417708e84a8 559
ojan 21:d417708e84a8 560 return true;
ojan 17:03b45055ca05 561 }
ojan 17:03b45055ca05 562
ojan 17:03b45055ca05 563 /** コンフィグファイルを読み込む関数
ojan 17:03b45055ca05 564 *
ojan 17:03b45055ca05 565 */
ojan 21:d417708e84a8 566 bool LoadConfig()
ojan 15:d14d385d37e2 567 {
onaka 7:0ec343d29641 568 char value[20];
onaka 7:0ec343d29641 569 //Read a configuration file from a mbed.
ojan 15:d14d385d37e2 570 if (!cfg.read("/sd/config.txt")) {
ojan 24:8838be99cec3 571 pc.printf("Config file does not exist\n");
ojan 21:d417708e84a8 572 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 573 } else {
onaka 7:0ec343d29641 574 //Get values
onaka 7:0ec343d29641 575 if (cfg.getValue("target_x", &value[0], sizeof(value))) target_x = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 576 else {
ojan 24:8838be99cec3 577 pc.printf("Failed to get value for target_x\n");
ojan 21:d417708e84a8 578 return false;
onaka 7:0ec343d29641 579 }
onaka 7:0ec343d29641 580 if (cfg.getValue("target_y", &value[0], sizeof(value))) target_y = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 581 else {
ojan 24:8838be99cec3 582 pc.printf("Failed to get value for target_y\n");
ojan 21:d417708e84a8 583 return false;
onaka 7:0ec343d29641 584 }
onaka 7:0ec343d29641 585 }
ojan 21:d417708e84a8 586 return true;
onaka 7:0ec343d29641 587 }
onaka 7:0ec343d29641 588
ojan 17:03b45055ca05 589 /** ログファイルの番号の最大値を得る関数
ojan 17:03b45055ca05 590 *
ojan 17:03b45055ca05 591 * @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 592 */
ojan 15:d14d385d37e2 593 int Find_last()
ojan 15:d14d385d37e2 594 {
onaka 7:0ec343d29641 595 int i, n = 0;
onaka 7:0ec343d29641 596 char c;
onaka 7:0ec343d29641 597 DIR *dp;
onaka 7:0ec343d29641 598 struct dirent *dirst;
onaka 7:0ec343d29641 599 dp = opendir("/sd/");
ojan 15:d14d385d37e2 600 if (!dp) {
onaka 7:0ec343d29641 601 pc.printf("Could not open directry.\n");
onaka 7:0ec343d29641 602 return -1;
onaka 7:0ec343d29641 603 }
onaka 7:0ec343d29641 604 while((dirst = readdir(dp)) != NULL) {
onaka 7:0ec343d29641 605 if(sscanf(dirst->d_name, "log%03d.csv%c", &i, &c) == 1 && i>n) {
onaka 7:0ec343d29641 606 n = i;
onaka 7:0ec343d29641 607 }
onaka 7:0ec343d29641 608 }
onaka 7:0ec343d29641 609 closedir(dp);
onaka 7:0ec343d29641 610 return n;
ojan 0:bc6f14fc60c7 611 }
ojan 0:bc6f14fc60c7 612
ojan 17:03b45055ca05 613 /** カルマンフィルタの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 614 *
ojan 17:03b45055ca05 615 */
ojan 15:d14d385d37e2 616 void KalmanInit()
ojan 15:d14d385d37e2 617 {
ojan 11:083c8c9a5b84 618 // 重力
ojan 11:083c8c9a5b84 619 {
ojan 11:083c8c9a5b84 620 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 621 float alpha_R2 = 0.002f;
ojan 12:0d978eb4d639 622 float alpha_Q2 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 623 R2 *= alpha_R2;
ojan 11:083c8c9a5b84 624 Q2 *= alpha_Q2;
ojan 15:d14d385d37e2 625
ojan 13:df1e8a650185 626 // 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 627 float h2[15] = {
ojan 13:df1e8a650185 628 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 629 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 630 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 631 };
ojan 15:d14d385d37e2 632
ojan 13:df1e8a650185 633 H2.SetComps(h2);
ojan 11:083c8c9a5b84 634 }
ojan 15:d14d385d37e2 635
ojan 11:083c8c9a5b84 636 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 637 {
ojan 11:083c8c9a5b84 638 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 639 float alpha_R1 = 0.002f;
ojan 13:df1e8a650185 640 float alpha_Q1 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 641 R1 *= alpha_R1;
ojan 11:083c8c9a5b84 642 Q1 *= alpha_Q1;
ojan 15:d14d385d37e2 643
ojan 13:df1e8a650185 644 // 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 645 float h1[21] = {
ojan 13:df1e8a650185 646 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 647 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 648 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 649 };
ojan 15:d14d385d37e2 650
ojan 13:df1e8a650185 651 H1.SetComps(h1);
ojan 11:083c8c9a5b84 652 }
ojan 3:5358a691a100 653 }
ojan 3:5358a691a100 654
ojan 17:03b45055ca05 655 /** カルマンフィルタの更新を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 656 *
ojan 17:03b45055ca05 657 */
ojan 15:d14d385d37e2 658 void KalmanUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 659 {
ojan 13:df1e8a650185 660 // 重力
ojan 15:d14d385d37e2 661
ojan 11:083c8c9a5b84 662 {
ojan 13:df1e8a650185 663 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 664 float f2[25] = {
ojan 15:d14d385d37e2 665 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 666 -(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 667 (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 668 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 669 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 13:df1e8a650185 670 };
ojan 15:d14d385d37e2 671
ojan 13:df1e8a650185 672 F2.SetComps(f2);
ojan 15:d14d385d37e2 673
ojan 11:083c8c9a5b84 674 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 675 //pri_x2 = F2 * post_x2;
ojan 15:d14d385d37e2 676
ojan 13:df1e8a650185 677 float pri_x2_vals[5] = {
ojan 15:d14d385d37e2 678 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 679 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 680 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 681 post_x2.GetComp(4),
ojan 13:df1e8a650185 682 post_x2.GetComp(5)
ojan 13:df1e8a650185 683 };
ojan 15:d14d385d37e2 684
ojan 13:df1e8a650185 685 pri_x2.SetComps(pri_x2_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 686
ojan 11:083c8c9a5b84 687 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 688 pri_P2 = F2 * post_P2 * F2.Transpose() + R2;
ojan 15:d14d385d37e2 689
ojan 11:083c8c9a5b84 690 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 691 S2 = Q2 + H2 * pri_P2 * H2.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 692 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 693 if((det = S2.Inverse(S_inv2)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 694 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 695 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 696 }
ojan 15:d14d385d37e2 697 K2 = pri_P2 * H2.Transpose() * S_inv2;
ojan 15:d14d385d37e2 698
ojan 11:083c8c9a5b84 699 // 事後推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 700 post_x2 = pri_x2 + K2 * (raw_acc - H2 * pri_x2);
ojan 11:083c8c9a5b84 701 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 702 post_P2 = (I2 - K2 * H2) * pri_P2;
ojan 11:083c8c9a5b84 703 }
ojan 15:d14d385d37e2 704
ojan 15:d14d385d37e2 705
ojan 11:083c8c9a5b84 706 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 707 {
ojan 11:083c8c9a5b84 708 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 709 float f1[49] = {
ojan 15:d14d385d37e2 710 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 711 -(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 712 (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 713 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 714 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 715 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 716 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 717 };
ojan 15:d14d385d37e2 718
ojan 13:df1e8a650185 719 F1.SetComps(f1);
ojan 15:d14d385d37e2 720
ojan 11:083c8c9a5b84 721 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 722 //pri_x1 = F1 * post_x1;
ojan 13:df1e8a650185 723 float pri_x1_vals[7] = {
ojan 15:d14d385d37e2 724 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 725 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 726 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 727 post_x1.GetComp(4),
ojan 15:d14d385d37e2 728 post_x1.GetComp(5),
ojan 15:d14d385d37e2 729 post_x1.GetComp(6),
ojan 13:df1e8a650185 730 post_x1.GetComp(7)
ojan 13:df1e8a650185 731 };
ojan 15:d14d385d37e2 732
ojan 13:df1e8a650185 733 pri_x1.SetComps(pri_x1_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 734
ojan 11:083c8c9a5b84 735 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 736 pri_P1 = F1 * post_P1 * F1.Transpose() + R1;
ojan 15:d14d385d37e2 737
ojan 11:083c8c9a5b84 738 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 739 S1 = Q1 + H1 * pri_P1 * H1.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 740 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 741 if((det = S1.Inverse(S_inv1)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 742 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 743 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 744 }
ojan 15:d14d385d37e2 745 K1 = pri_P1 * H1.Transpose() * S_inv1;
ojan 15:d14d385d37e2 746
ojan 11:083c8c9a5b84 747 // 事後推定値の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 748 post_x1 = pri_x1 + K1 * (raw_geomag - H1 * pri_x1);
ojan 11:083c8c9a5b84 749 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 750 post_P1 = (I1 - K1 * H1) * pri_P1;
ojan 3:5358a691a100 751 }
ojan 3:5358a691a100 752 }
ojan 3:5358a691a100 753
ojan 17:03b45055ca05 754 /** GPS座標から距離を算出
ojan 17:03b45055ca05 755 * @param 座標1（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 756 * @param 座標2（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 757 *
ojan 17:03b45055ca05 758 * @return 2点間の距離（m）
ojan 17:03b45055ca05 759 */
ojan 15:d14d385d37e2 760 float Distance(Vector p1, Vector p2)
ojan 15:d14d385d37e2 761 {
ojan 25:4c72d7420d8a 762 static float mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 763 static float s_mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 764 static float w;
ojan 25:4c72d7420d8a 765 static float m;
ojan 25:4c72d7420d8a 766 static float n;
ojan 25:4c72d7420d8a 767 static float d1;
ojan 25:4c72d7420d8a 768 static float d2;
ojan 25:4c72d7420d8a 769
ojan 9:6d4578dcc1ed 770 if(p1.GetDim() != p2.GetDim()) return 0.0f;
ojan 15:d14d385d37e2 771
ojan 25:4c72d7420d8a 772 mu_y = (p1.GetComp(2) + p2.GetComp(2)) * 0.5f;
ojan 25:4c72d7420d8a 773 s_mu_y = sin(mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 774 w = sqrt(1 - GPS_SQ_E * s_mu_y * s_mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 775 m = GPS_A * (1 - GPS_SQ_E) / (w * w * w);
ojan 25:4c72d7420d8a 776 n = GPS_A / w;
ojan 25:4c72d7420d8a 777 d1 = m * (p1.GetComp(2) - p2.GetComp(2));
ojan 25:4c72d7420d8a 778 d2 = n * cos(mu_y) * (p1.GetComp(1) - p2.GetComp(1));
ojan 15:d14d385d37e2 779
ojan 9:6d4578dcc1ed 780 return sqrt(d1 * d1 + d2 * d2);
ojan 9:6d4578dcc1ed 781 }
ojan 9:6d4578dcc1ed 782
ojan 14:f85cb5340cb8 783 /** 投下を検知する関数
ojan 15:d14d385d37e2 784 *
ojan 14:f85cb5340cb8 785 * @return 投下されたかどうか（true=投下　false=未投下
ojan 15:d14d385d37e2 786 *
ojan 17:03b45055ca05 787 */
ojan 20:00afba164688 788 bool Thrown()
ojan 15:d14d385d37e2 789 {
ojan 14:f85cb5340cb8 790 static int opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 791 static int g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 792 static int para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 793
ojan 30:fb310564097b 794 #ifndef SPIRAL_DEBUG
ojan 31:2f88240999fe 795 /*if(optSensor.read_u16() > BorderOpt) opt_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 796 else opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 797 if(vrt_acc < BorderGravity) g_count++;
ojan 31:2f88240999fe 798 else g_count = 0;*/
ojan 30:fb310564097b 799 #endif
ojan 14:f85cb5340cb8 800 if((int)paraSensor == BorderParafoil) para_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 801 else para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 802
ojan 14:f85cb5340cb8 803 if(opt_count >= MaxCount || g_count >= MaxCount || para_count >= MaxCount) {
ojan 14:f85cb5340cb8 804 return true;
ojan 14:f85cb5340cb8 805 }
ojan 15:d14d385d37e2 806
ojan 14:f85cb5340cb8 807 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 808
ojan 14:f85cb5340cb8 809 }
ojan 14:f85cb5340cb8 810
ojan 23:79cdc1432160 811 /* ------------------------------ 割り込み関数 ------------------------------ */
ojan 23:79cdc1432160 812
ojan 20:00afba164688 813 /** データ取得＆更新関数
ojan 20:00afba164688 814 *
ojan 20:00afba164688 815 */
ojan 20:00afba164688 816 void DataUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 817 {
ojan 33:56163d4e2c53 818 // サーボ用変数（引き量）
ojan 33:56163d4e2c53 819 static float pL = pull_L;
ojan 33:56163d4e2c53 820 static float pR = pull_R;
ojan 33:56163d4e2c53 821
ojan 33:56163d4e2c53 822 // 引き量が目標値から一定以上離れていれば、引き量を一定の速度で更新する
ojan 33:56163d4e2c53 823 if(pull_L - pL > PullRate * dt) {
ojan 33:56163d4e2c53 824 pL += PullRate * dt;
ojan 33:56163d4e2c53 825 } else if(pull_L - pL < -PullRate * dt) {
ojan 33:56163d4e2c53 826 pL -= PullRate * dt;
ojan 33:56163d4e2c53 827 }
ojan 33:56163d4e2c53 828
ojan 33:56163d4e2c53 829 if(pull_R - pR > PullRate * dt) {
ojan 33:56163d4e2c53 830 pR += PullRate * dt;
ojan 33:56163d4e2c53 831 } else if(pull_R - pR < -PullRate * dt) {
ojan 33:56163d4e2c53 832 pR -= PullRate * dt;
ojan 33:56163d4e2c53 833 }
ojan 33:56163d4e2c53 834
ojan 33:56163d4e2c53 835 // 指定された引っ張り量だけ紐を引っ張る
ojan 33:56163d4e2c53 836 if(pL < 0.0f) pL = 0.0f;
ojan 33:56163d4e2c53 837 else if(pL > PullMax) pL = PullMax;
ojan 33:56163d4e2c53 838 if(pR < 0.0f) pR = 0.0f;
ojan 33:56163d4e2c53 839 else if(pR > PullMax) pR = PullMax;
ojan 33:56163d4e2c53 840
ojan 33:56163d4e2c53 841 servoL.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * (PullMax - pL) / PullMax + ServoMin);
ojan 33:56163d4e2c53 842 servoR.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pR / PullMax + ServoMin);
ojan 33:56163d4e2c53 843
ojan 4:45dc5590abc0 844 // センサーの値を更新
ojan 4:45dc5590abc0 845 mpu.read();
ojan 4:45dc5590abc0 846 hmc.read();
ojan 15:d14d385d37e2 847
ojan 4:45dc5590abc0 848 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 4:45dc5590abc0 849 raw_acc.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.acc[i] * ACC_LSB_TO_G);
ojan 4:45dc5590abc0 850 raw_gyro.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.gyro[i] * GYRO_LSB_TO_DEG * DEG_TO_RAD);
ojan 4:45dc5590abc0 851 raw_geomag.SetComp(i+1, (float)hmc.data.value[i] * MAG_LSB_TO_GAUSS);
ojan 4:45dc5590abc0 852 }
ojan 15:d14d385d37e2 853
ojan 14:f85cb5340cb8 854 Vector delta_g = Cross(raw_gyro, raw_g); // Δg = ω × g
ojan 4:45dc5590abc0 855 raw_g = 0.9f * (raw_g - delta_g * dt) + 0.1f * raw_acc.Normalize(); // 相補フィルタ
ojan 4:45dc5590abc0 856 raw_g = raw_g.Normalize();
ojan 15:d14d385d37e2 857
ojan 4:45dc5590abc0 858 KalmanUpdate();
ojan 15:d14d385d37e2 859
ojan 4:45dc5590abc0 860 // LPS25Hによる気圧の取得は10Hz
ojan 4:45dc5590abc0 861 lps_cnt = (lps_cnt+1)%10;
ojan 4:45dc5590abc0 862 if(lps_cnt == 0) {
ojan 4:45dc5590abc0 863 raw_press = (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 24:8838be99cec3 864 raw_temp = TempLsbToDeg(lps.temperature());
ojan 4:45dc5590abc0 865 }
ojan 15:d14d385d37e2 866
ojan 24:8838be99cec3 867 if(INT_flag) {
ojan 4:45dc5590abc0 868 g = raw_g;
ojan 4:45dc5590abc0 869 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 11:083c8c9a5b84 870 geomag.SetComp(i+1, post_x1.GetComp(i+1));
ojan 4:45dc5590abc0 871 }
ojan 4:45dc5590abc0 872 acc = raw_acc;
ojan 4:45dc5590abc0 873 gyro = raw_gyro;
ojan 4:45dc5590abc0 874 press = raw_press;
ojan 23:79cdc1432160 875 temp = raw_temp;
ojan 15:d14d385d37e2 876
ojan 13:df1e8a650185 877 vrt_acc = raw_acc * raw_g;
ojan 15:d14d385d37e2 878
ojan 0:bc6f14fc60c7 879 }
ojan 3:5358a691a100 880 }
ojan 3:5358a691a100 881
ojan 14:f85cb5340cb8 882 /* ------------------------------ デバッグ用関数 ------------------------------ */
ojan 9:6d4578dcc1ed 883
ojan 15:d14d385d37e2 884 void toString(Matrix& m)
ojan 15:d14d385d37e2 885 {
ojan 15:d14d385d37e2 886
ojan 3:5358a691a100 887 for(int i=0; i<m.GetRow(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 888 for(int j=0; j<m.GetCol(); j++) {
ojan 3:5358a691a100 889 pc.printf("%.6f\t", m.GetComp(i+1, j+1));
ojan 3:5358a691a100 890 }
ojan 3:5358a691a100 891 pc.printf("\r\n");
ojan 3:5358a691a100 892 }
ojan 15:d14d385d37e2 893
ojan 3:5358a691a100 894 }
ojan 3:5358a691a100 895
ojan 15:d14d385d37e2 896 void toString(Vector& v)
ojan 15:d14d385d37e2 897 {
ojan 15:d14d385d37e2 898
ojan 3:5358a691a100 899 for(int i=0; i<v.GetDim(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 900 pc.printf("%.6f\t", v.GetComp(i+1));
ojan 3:5358a691a100 901 }
ojan 3:5358a691a100 902 pc.printf("\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 903
ojan 0:bc6f14fc60c7 904 }