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@24:8838be99cec3, 2015-06-25 (annotated)

Committer:
ojan
Date:
Thu Jun 25 17:40:18 2015 +0000
Revision:
24:8838be99cec3
Parent:
23:79cdc1432160
Child:
25:4c72d7420d8a
LAURUS_Program_v2.4; ; + add two DEBUG mode; SERVO_DEBUG mode: control servo motor from PC; DIRECTION_DEBUG mode: head for a certain direction

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 24:8838be99cec3 15 #define LEFT 0
ojan 24:8838be99cec3 16 #define RIGHT 1
ojan 24:8838be99cec3 17 #define NEUTRAL 2
ojan 8:602865d8fca3 18
ojan 15:d14d385d37e2 19 #define RULE1
ojan 15:d14d385d37e2 20 //#define RULE2
ojan 15:d14d385d37e2 21 //#define RULE3
ojan 24:8838be99cec3 22 //#define SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 23 //#define DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 24 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 25 const float TargetDirection = 90.0f; // 真西に飛ぶ
ojan 24:8838be99cec3 26 #endif
ojan 24:8838be99cec3 27
ojan 15:d14d385d37e2 28
ojan 14:f85cb5340cb8 29 const float dt = 0.01f; // 割り込み周期(s)
ojan 21:d417708e84a8 30 const float ServoMax = 0.0046f; // サーボの最大パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 31 const float ServoMin = 0.0012f; // サーボの最小パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 32 const float PullMax = 25; // 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 14:f85cb5340cb8 38 const int WaitTime = 1; // 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 15:d14d385d37e2 41 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 42
ojan 14:f85cb5340cb8 43 /****************************** private macro ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 44 /****************************** private typedef ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 45 /****************************** private variables ******************************/
ojan 10:8ee11e412ad7 46 DigitalOut myled(LED1); // デバッグ用LEDのためのデジタル出力
ojan 10:8ee11e412ad7 47 I2C i2c(PB_9, PB_8); // I2Cポート
ojan 10:8ee11e412ad7 48 MPU6050 mpu(&i2c); // 加速度・角速度センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 49 HMC5883L hmc(&i2c); // 地磁気センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 50 LPS25H lps(&i2c); // 気圧センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 51 Serial gps(PA_11, PA_12); // GPS通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 52 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX); // PC通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 53 GMS6_CR6 gms(&gps, &pc); // GPS
onaka 7:0ec343d29641 54 SDFileSystem sd(PB_5, PB_4, PB_3, PB_10, "sd"); // microSD
ojan 19:ad8ff2de68f5 55 FILE * fp; // ログファイルのポインタ
onaka 7:0ec343d29641 56 BufferedSerial xbee(PA_9, PA_10, PC_1); // Xbee
ojan 14:f85cb5340cb8 57 ConfigFile cfg; // ConfigFile
ojan 24:8838be99cec3 58 PwmOut servoL(PC_7), servoR(PB_6); // サーボ用PWM出力
ojan 14:f85cb5340cb8 59 AnalogIn optSensor(PC_0); // 照度センサ用アナログ入力
ojan 23:79cdc1432160 60 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 61 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 62 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 63 Ticker ticker; // 割り込みタイマー
ojan 14:f85cb5340cb8 64 Timer timer; // 時間計測用タイマー
ojan 0:bc6f14fc60c7 65
ojan 14:f85cb5340cb8 66 int lps_cnt = 0; // 気圧センサ読み取りカウント
ojan 24:8838be99cec3 67 bool INT_flag = true; // 割り込み可否フラグ
ojan 17:03b45055ca05 68 /* こちらの変数群はメインループでは参照しない */
ojan 14:f85cb5340cb8 69 Vector raw_acc(3); // 加速度(m/s^2) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 70 Vector raw_gyro(3); // 角速度(deg/s) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 71 Vector raw_geomag(3); // 地磁気(?) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 72 float raw_press; // 気圧(hPa) 生
ojan 23:79cdc1432160 73 float raw_temp; // 温度(℃)　生
ojan 17:03b45055ca05 74 /* メインループ内ではこちらを参照する */
ojan 14:f85cb5340cb8 75 Vector acc(3); // 加速度(m/s^2)
ojan 14:f85cb5340cb8 76 Vector gyro(3); // 角速度(deg/s)
ojan 14:f85cb5340cb8 77 Vector geomag(3); // 地磁気(?)
ojan 24:8838be99cec3 78 float p0; // 気圧の初期値
ojan 14:f85cb5340cb8 79 float press; // 気圧(hPa)
ojan 23:79cdc1432160 80 float temp; // 温度(℃)
ojan 24:8838be99cec3 81 float height; // 高さ(m)
ojan 1:6cd6d2760856 82
ojan 14:f85cb5340cb8 83 Vector raw_g(3); // 重力ベクトル 生
ojan 14:f85cb5340cb8 84 Vector g(3); // 重力ベクトル
ojan 14:f85cb5340cb8 85 Vector target_p(2); // 目標情報（経度、緯度）（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 86 Vector p(2); // 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 14:f85cb5340cb8 110 int dir = 0; // 旋回方向（0：左　1：右）
ojan 20:00afba164688 111 char data[512] = {}; // 送信データ用配
ojan 20:00afba164688 112 int loopTime = 0; // 1ループに掛かる時間（デバッグ用
ojan 3:5358a691a100 113
onaka 7:0ec343d29641 114 /** config.txt **
ojan 15:d14d385d37e2 115 * #から始めるのはコメント行
onaka 7:0ec343d29641 116 * #イコールの前後に空白を入れない
onaka 7:0ec343d29641 117 * target_x=111.222
onaka 7:0ec343d29641 118 * target_y=33.444
onaka 7:0ec343d29641 119 */
ojan 23:79cdc1432160 120 float target_x, target_y;
onaka 7:0ec343d29641 121
ojan 14:f85cb5340cb8 122 /* ---------- Kalman Filter ---------- */
ojan 11:083c8c9a5b84 123 // 地磁気ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 124 // ジャイロのz軸周りのバイアスも推定
ojan 13:df1e8a650185 125 Vector pri_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 126 Matrix pri_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 127 Vector post_x1(7);
ojan 13:df1e8a650185 128 Matrix post_P1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 129 Matrix F1(7, 7), H1(3, 7);
ojan 13:df1e8a650185 130 Matrix R1(7, 7), Q1(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 131 Matrix I1(7, 7);
ojan 13:df1e8a650185 132 Matrix K1(7, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 133 Matrix S1(3, 3), S_inv1(3, 3);
ojan 11:083c8c9a5b84 134
ojan 11:083c8c9a5b84 135 // 重力ベクトル用
ojan 14:f85cb5340cb8 136 // 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 137 Vector pri_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 138 Matrix pri_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 139 Vector post_x2(5);
ojan 13:df1e8a650185 140 Matrix post_P2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 141 Matrix F2(5, 5), H2(3, 5);
ojan 13:df1e8a650185 142 Matrix R2(5, 5), Q2(3, 3);
ojan 13:df1e8a650185 143 Matrix I2(5, 5);
ojan 13:df1e8a650185 144 Matrix K2(5, 3);
ojan 13:df1e8a650185 145 Matrix S2(3, 3), S_inv2(3, 3);
ojan 14:f85cb5340cb8 146 /* ---------- ------------- ---------- */
ojan 3:5358a691a100 147
ojan 1:6cd6d2760856 148
ojan 14:f85cb5340cb8 149 /****************************** private functions ******************************/
ojan 21:d417708e84a8 150 bool SD_Init(); // SDカード初期化
ojan 23:79cdc1432160 151 void SensorsInit(); // 各種センサーの初期化
ojan 17:03b45055ca05 152 void KalmanInit(); // カルマンフィルタ初期化
ojan 21:d417708e84a8 153 bool LoadConfig(); // config読み取り
ojan 14:f85cb5340cb8 154 int Find_last(); // SDカード初期化用関数
ojan 20:00afba164688 155 void DataProcessing(); // データ処理関数
ojan 20:00afba164688 156 void ControlRoutine(); // 制御ルーチン関数
ojan 14:f85cb5340cb8 157 void KalmanUpdate(); // カルマンフィルタ更新
ojan 14:f85cb5340cb8 158 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 159 bool Thrown(); // 投下されたかどうかを判断する
ojan 20:00afba164688 160 void DataUpdate(); // データ取得&更新関数
ojan 14:f85cb5340cb8 161 void toString(Matrix& m); // デバッグ用
ojan 14:f85cb5340cb8 162 void toString(Vector& v); // デバッグ用
ojan 1:6cd6d2760856 163
ojan 15:d14d385d37e2 164 inline float min(float a, float b)
ojan 15:d14d385d37e2 165 {
ojan 14:f85cb5340cb8 166 return ((a > b) ? b : a);
ojan 14:f85cb5340cb8 167 }
ojan 14:f85cb5340cb8 168
ojan 24:8838be99cec3 169 inline float Height(float press, float temp) {
ojan 24:8838be99cec3 170 return (153.8f * (pow((p0/press),0.1902f)-1.0f)*(temp+273.15f));
ojan 24:8838be99cec3 171 }
ojan 24:8838be99cec3 172
ojan 14:f85cb5340cb8 173 /****************************** main function ******************************/
ojan 0:bc6f14fc60c7 174
ojan 15:d14d385d37e2 175 int main()
ojan 15:d14d385d37e2 176 {
ojan 15:d14d385d37e2 177
ojan 14:f85cb5340cb8 178 i2c.frequency(400000); // I2Cの通信速度を400kHzに設定
ojan 23:79cdc1432160 179
ojan 22:3caa2983bf1d 180 //Config読み取り
ojan 24:8838be99cec3 181 while(!LoadConfig()) {
ojan 24:8838be99cec3 182 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 183 }
ojan 22:3caa2983bf1d 184 xbee.printf("target(%.5f, %.5f)\r\n", target_x, target_y);
ojan 22:3caa2983bf1d 185
ojan 17:03b45055ca05 186 // SDカード初期化
ojan 24:8838be99cec3 187 while(!SD_Init()) {
ojan 24:8838be99cec3 188 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 189 }
ojan 24:8838be99cec3 190
ojan 24:8838be99cec3 191 // センサー関連の初期化
ojan 24:8838be99cec3 192 SensorsInit();
ojan 15:d14d385d37e2 193
onaka 7:0ec343d29641 194 //カルマンフィルタ初期化
ojan 3:5358a691a100 195 KalmanInit();
ojan 15:d14d385d37e2 196
ojan 20:00afba164688 197 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 198 NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 5);
ojan 17:03b45055ca05 199
ojan 17:03b45055ca05 200 servoL.period(0.020f); // サーボの信号の周期は20ms
ojan 17:03b45055ca05 201 servoR.period(0.020f);
ojan 15:d14d385d37e2 202
ojan 15:d14d385d37e2 203
ojan 14:f85cb5340cb8 204 /* ------------------------------ ↓↓↓ ここからメインループ ↓↓↓ ------------------------------ */
ojan 0:bc6f14fc60c7 205 while(1) {
ojan 4:45dc5590abc0 206 timer.stop();
ojan 4:45dc5590abc0 207 timer.reset();
ojan 4:45dc5590abc0 208 timer.start();
ojan 14:f85cb5340cb8 209 myled = 1; // LED is ON
ojan 20:00afba164688 210
ojan 24:8838be99cec3 211 INT_flag = false; // 割り込みによる変数書き換えを阻止
ojan 14:f85cb5340cb8 212 /******************************* データ処理 *******************************/
ojan 20:00afba164688 213 DataProcessing();
ojan 15:d14d385d37e2 214
ojan 14:f85cb5340cb8 215 /******************************* 制御ルーチン *******************************/
ojan 24:8838be99cec3 216 #ifdef SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 217 if(xbee.readable()) {
ojan 24:8838be99cec3 218 char cmd = xbee.getc();
ojan 24:8838be99cec3 219 if(cmd == 'w') {
ojan 24:8838be99cec3 220 pull_R += 5;
ojan 24:8838be99cec3 221 } else if(cmd == 's'){
ojan 24:8838be99cec3 222 pull_R -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 223 } else if(cmd == 'a'){
ojan 24:8838be99cec3 224 pull_L += 5;
ojan 24:8838be99cec3 225 } else if(cmd == 'd'){
ojan 24:8838be99cec3 226 pull_L -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 227 }
ojan 24:8838be99cec3 228 }
ojan 24:8838be99cec3 229 #else
ojan 20:00afba164688 230 ControlRoutine();
ojan 24:8838be99cec3 231 #endif
ojan 21:d417708e84a8 232
ojan 21:d417708e84a8 233 float sv = (float)servoVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // サーボ電源電圧
ojan 21:d417708e84a8 234 float lv = (float)logicVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // ロジック電源電圧
ojan 24:8838be99cec3 235
ojan 21:d417708e84a8 236 // 指定された引っ張り量だけ紐を引っ張る
ojan 21:d417708e84a8 237 if(pull_L < 0) pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 238 else if(pull_L > PullMax) pull_L = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 239 if(pull_R < 0) pull_R = 0;
ojan 21:d417708e84a8 240 else if(pull_R > PullMax) pull_R = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 241
ojan 21:d417708e84a8 242 servoL.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pull_L / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 243 servoR.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pull_R / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 244
ojan 21:d417708e84a8 245 // データをmicroSDに保存し、XBeeでPCへ送信する
ojan 24:8838be99cec3 246 sprintf(data, "%d, %.1f,%.1f,%.1f, %.3f,%.5f,%.5f, %.3f,%.3f,%.3f, %.3f,%d, %d,%d\r\n",
ojan 21:d417708e84a8 247 UTC_t, yaw, pitch, roll,
ojan 21:d417708e84a8 248 press, gms.longitude, gms.latitude,
ojan 24:8838be99cec3 249 vrt_acc, temp, height,
ojan 23:79cdc1432160 250 Distance(target_p, p), optSensor.read_u16(),
ojan 23:79cdc1432160 251 pull_R, pull_L);
ojan 21:d417708e84a8 252
ojan 24:8838be99cec3 253 INT_flag = true; // 割り込み許可
ojan 21:d417708e84a8 254
ojan 21:d417708e84a8 255 fprintf(fp, data);
ojan 21:d417708e84a8 256 fflush(fp);
ojan 21:d417708e84a8 257 xbee.printf(data);
ojan 21:d417708e84a8 258
ojan 15:d14d385d37e2 259
ojan 9:6d4578dcc1ed 260 myled = 0; // LED is OFF
ojan 15:d14d385d37e2 261
ojan 20:00afba164688 262 loopTime = timer.read_ms();
ojan 20:00afba164688 263
ojan 9:6d4578dcc1ed 264 // ループはきっかり0.2秒ごと
ojan 9:6d4578dcc1ed 265 while(timer.read_ms() < 200);
ojan 20:00afba164688 266
ojan 0:bc6f14fc60c7 267 }
ojan 15:d14d385d37e2 268
ojan 14:f85cb5340cb8 269 /* ------------------------------ ↑↑↑ ここまでメインループ ↑↑↑ ------------------------------ */
onaka 7:0ec343d29641 270 }
onaka 7:0ec343d29641 271
ojan 20:00afba164688 272 /** データ処理関数
ojan 20:00afba164688 273 *
ojan 20:00afba164688 274 */
ojan 20:00afba164688 275 void DataProcessing()
ojan 20:00afba164688 276 {
ojan 20:00afba164688 277 gms.read(); // GPSデータ取得
ojan 20:00afba164688 278 UTC_t = (int)gms.time;
ojan 20:00afba164688 279
ojan 20:00afba164688 280 // 参照座標系の基底を求める
ojan 20:00afba164688 281 r_u = g;
ojan 20:00afba164688 282 r_f = geomag.GetPerpCompTo(g).Normalize();
ojan 20:00afba164688 283 r_l = Cross(r_u, r_f);
ojan 20:00afba164688 284
ojan 20:00afba164688 285 // 回転行列を経由してオイラー角を求める
ojan 20:00afba164688 286 // 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 287 // 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 288
ojan 20:00afba164688 289 float R_11 = r_f * b_f; // 回転行列の(1,1)成分
ojan 20:00afba164688 290 float R_12 = r_f * b_l; // 回転行列の(1,2)成分
ojan 20:00afba164688 291 float R_13 = r_f * b_u; // 回転行列の(1,3)成分
ojan 20:00afba164688 292 float R_23 = r_l * b_u; // 回転行列の(2,3)成分
ojan 20:00afba164688 293 float R_33 = r_u * b_u; // 回転行列の(3,3)成分
ojan 20:00afba164688 294
ojan 20:00afba164688 295 #ifdef RULE3
ojan 20:00afba164688 296 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION - Beta;
ojan 20:00afba164688 297 #else
ojan 20:00afba164688 298 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION;
ojan 20:00afba164688 299 #endif
ojan 20:00afba164688 300 roll = atan2(-R_23, R_33) * RAD_TO_DEG;
ojan 20:00afba164688 301 pitch = asin(R_13) * RAD_TO_DEG;
ojan 20:00afba164688 302
ojan 20:00afba164688 303 if(yaw < -180.0f) yaw += 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 304 if(yaw > 180.0f) yaw -= 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 305
ojan 20:00afba164688 306 if(UTC_t - pre_UTC_t >= 1) { // GPSデータが更新されていたら
ojan 20:00afba164688 307 p.SetComp(1, gms.longitude * DEG_TO_RAD);
ojan 20:00afba164688 308 p.SetComp(2, gms.latitude * DEG_TO_RAD);
ojan 20:00afba164688 309
ojan 20:00afba164688 310 } else { // 更新されていなかったら
ojan 20:00afba164688 311 // GPSの補完処理を追加予定
ojan 20:00afba164688 312 }
ojan 20:00afba164688 313
ojan 24:8838be99cec3 314 height = Height(press, temp);
ojan 24:8838be99cec3 315
ojan 20:00afba164688 316 pre_p = p;
ojan 20:00afba164688 317 pre_UTC_t = UTC_t;
ojan 20:00afba164688 318
ojan 20:00afba164688 319
ojan 20:00afba164688 320 }
ojan 20:00afba164688 321
ojan 20:00afba164688 322 /** 制御ルーチン関数
ojan 20:00afba164688 323 *
ojan 20:00afba164688 324 */
ojan 20:00afba164688 325 void ControlRoutine()
ojan 20:00afba164688 326 {
ojan 20:00afba164688 327 switch(step) {
ojan 20:00afba164688 328
ojan 20:00afba164688 329 // 投下&安定滑空シーケンス
ojan 20:00afba164688 330 case 0:
ojan 20:00afba164688 331 if(Thrown() || count != 0) {
ojan 20:00afba164688 332 count++;
ojan 20:00afba164688 333 // 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 334 //pull_L = 15;
ojan 21:d417708e84a8 335 //pull_R = 15;
ojan 20:00afba164688 336 if(count >= WaitTime*5) {
ojan 20:00afba164688 337 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 338 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 339 step = 1;
ojan 20:00afba164688 340 }
ojan 20:00afba164688 341 }
ojan 20:00afba164688 342 break;
ojan 20:00afba164688 343
ojan 20:00afba164688 344 // 制御シーケンス
ojan 20:00afba164688 345 case 1:
ojan 20:00afba164688 346 if(fabs(roll) > BorderSpiral) {
ojan 20:00afba164688 347 // スパイラル回避行動
ojan 20:00afba164688 348 if(roll > 0) {
ojan 20:00afba164688 349 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 350 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 351 } else {
ojan 20:00afba164688 352 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 353 pull_R = PullMax;
ojan 20:00afba164688 354 }
ojan 20:00afba164688 355 } else {
ojan 20:00afba164688 356
ojan 20:00afba164688 357 /* いずれも地球を完全球体と仮定 */
ojan 20:00afba164688 358 float target_lng = target_x * DEG_TO_RAD;
ojan 20:00afba164688 359 float target_lat = target_y * DEG_TO_RAD;
ojan 20:00afba164688 360 /* 北から西回りで目標方向の角度を出力 */
ojan 20:00afba164688 361 float targetY = cos( target_lat ) * sin( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 20:00afba164688 362 float targetX = cos( p.GetComp(2) ) * sin( target_lat ) - sin( p.GetComp(2) ) * cos( target_lat ) * cos( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 23:79cdc1432160 363 float theta = -atan2f( targetY, targetX ) * RAD_TO_DEG;
ojan 20:00afba164688 364 float delta_theta = 0.0f;
ojan 24:8838be99cec3 365 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 366 theta = TargetDirection;
ojan 24:8838be99cec3 367 #endif
ojan 20:00afba164688 368
ojan 20:00afba164688 369 if(yaw >= 0.0f) { // ヨー角が正
ojan 20:00afba164688 370 if(theta >= 0.0f) { // 目標角も正ならば、
ojan 24:8838be99cec3 371 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 372 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 373 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 374 } else { // 目標角が負であれば
ojan 20:00afba164688 375 theta += 360.0f; // 360°足して正の値に変換してから
ojan 20:00afba164688 376 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 377 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 378 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 379 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 380 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 381 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 382 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 383 }
ojan 20:00afba164688 384 }
ojan 20:00afba164688 385 } else { // ヨー角が負
ojan 20:00afba164688 386 if(theta <= 0.0f) { // 目標角も負ならば、
ojan 24:8838be99cec3 387 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 388 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 389 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 390 } else { // 目標角が正であれば、
ojan 20:00afba164688 391 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 392 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 393 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 394 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 395 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 396 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 397 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 398 }
ojan 20:00afba164688 399 }
ojan 20:00afba164688 400 }
ojan 20:00afba164688 401
ojan 24:8838be99cec3 402 if(dir == LEFT) { //目標は左方向
ojan 20:00afba164688 403
ojan 20:00afba164688 404 pull_L = 20;
ojan 20:00afba164688 405 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 406
ojan 24:8838be99cec3 407 } else if (dir == RIGHT) { //目標は右方向
ojan 20:00afba164688 408
ojan 20:00afba164688 409 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 410 pull_R = 20;
ojan 20:00afba164688 411
ojan 24:8838be99cec3 412 } else if (dir == NEUTRAL) {
ojan 21:d417708e84a8 413 pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 414 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 415 }
ojan 20:00afba164688 416 }
ojan 20:00afba164688 417
ojan 20:00afba164688 418 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 419 // 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 420 if(Distance(target_p, p) < BorderDistance) step = 2;
ojan 20:00afba164688 421 #endif
ojan 20:00afba164688 422
ojan 20:00afba164688 423 break;
ojan 20:00afba164688 424
ojan 20:00afba164688 425 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 426 // 落下シーケンス
ojan 20:00afba164688 427 case 2:
ojan 20:00afba164688 428 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 429 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 430
ojan 20:00afba164688 431 // 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 432 // 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 433 if(Distance(target_p, p) > BorderDistance+3.0f) step = 1;
ojan 20:00afba164688 434 break;
ojan 20:00afba164688 435 #endif
ojan 20:00afba164688 436 }
ojan 20:00afba164688 437 }
ojan 20:00afba164688 438
ojan 23:79cdc1432160 439 /** 各種センサーの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 440 *
ojan 17:03b45055ca05 441 */
ojan 23:79cdc1432160 442 void SensorsInit()
ojan 20:00afba164688 443 {
ojan 23:79cdc1432160 444
ojan 23:79cdc1432160 445 if(!mpu.init()) error("mpu6050 Initialize Error !!"); // mpu6050初期化
ojan 23:79cdc1432160 446 if(!hmc.init()) error("hmc5883l Initialize Error !!"); // hmc5883l初期化
ojan 23:79cdc1432160 447
ojan 17:03b45055ca05 448 //重力ベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 449 raw_g.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 450 raw_g.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 451 raw_g.SetComp(3, 1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 452
ojan 17:03b45055ca05 453 // 機体に固定されたベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 454 b_f.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 455 b_f.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 456 b_f.SetComp(3, -1.0f);
ojan 21:d417708e84a8 457 b_u.SetComp(1, -1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 458 b_u.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 459 b_u.SetComp(3, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 460 b_l = Cross(b_u, b_f);
ojan 20:00afba164688 461
ojan 17:03b45055ca05 462 // 目標座標をベクトルに代入
ojan 17:03b45055ca05 463 target_p.SetComp(1, target_x * DEG_TO_RAD);
ojan 17:03b45055ca05 464 target_p.SetComp(2, target_y * DEG_TO_RAD);
ojan 24:8838be99cec3 465
ojan 24:8838be99cec3 466 // 地表の気圧を取得
ojan 24:8838be99cec3 467 p0 = 0;
ojan 24:8838be99cec3 468 for(int i=0; i<10; i++) {
ojan 24:8838be99cec3 469 p0 += (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 24:8838be99cec3 470 }
ojan 24:8838be99cec3 471 p0 /= 10.0f;
ojan 17:03b45055ca05 472 }
ojan 17:03b45055ca05 473
ojan 17:03b45055ca05 474 /** マイクロSDカードの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 475 *
ojan 17:03b45055ca05 476 */
ojan 21:d417708e84a8 477 bool SD_Init()
ojan 20:00afba164688 478 {
ojan 17:03b45055ca05 479 //SDカード初期化
ojan 17:03b45055ca05 480 char filename[15];
ojan 17:03b45055ca05 481 int n = Find_last();
ojan 17:03b45055ca05 482 if(n < 0) {
ojan 24:8838be99cec3 483 pc.printf("Could not read a SD Card.\n");
ojan 21:d417708e84a8 484 return false;
ojan 17:03b45055ca05 485 }
ojan 17:03b45055ca05 486 sprintf(filename, "/sd/log%03d.csv", n+1);
ojan 17:03b45055ca05 487 fp = fopen(filename, "w");
ojan 17:03b45055ca05 488 fprintf(fp, "log data\r\n");
ojan 17:03b45055ca05 489 xbee.printf("log data\r\n");
ojan 21:d417708e84a8 490
ojan 21:d417708e84a8 491 return true;
ojan 17:03b45055ca05 492 }
ojan 17:03b45055ca05 493
ojan 17:03b45055ca05 494 /** コンフィグファイルを読み込む関数
ojan 17:03b45055ca05 495 *
ojan 17:03b45055ca05 496 */
ojan 21:d417708e84a8 497 bool LoadConfig()
ojan 15:d14d385d37e2 498 {
onaka 7:0ec343d29641 499 char value[20];
onaka 7:0ec343d29641 500 //Read a configuration file from a mbed.
ojan 15:d14d385d37e2 501 if (!cfg.read("/sd/config.txt")) {
ojan 24:8838be99cec3 502 pc.printf("Config file does not exist\n");
ojan 21:d417708e84a8 503 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 504 } else {
onaka 7:0ec343d29641 505 //Get values
onaka 7:0ec343d29641 506 if (cfg.getValue("target_x", &value[0], sizeof(value))) target_x = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 507 else {
ojan 24:8838be99cec3 508 pc.printf("Failed to get value for target_x\n");
ojan 21:d417708e84a8 509 return false;
onaka 7:0ec343d29641 510 }
onaka 7:0ec343d29641 511 if (cfg.getValue("target_y", &value[0], sizeof(value))) target_y = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 512 else {
ojan 24:8838be99cec3 513 pc.printf("Failed to get value for target_y\n");
ojan 21:d417708e84a8 514 return false;
onaka 7:0ec343d29641 515 }
onaka 7:0ec343d29641 516 }
ojan 21:d417708e84a8 517 return true;
onaka 7:0ec343d29641 518 }
onaka 7:0ec343d29641 519
ojan 17:03b45055ca05 520 /** ログファイルの番号の最大値を得る関数
ojan 17:03b45055ca05 521 *
ojan 17:03b45055ca05 522 * @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 523 */
ojan 15:d14d385d37e2 524 int Find_last()
ojan 15:d14d385d37e2 525 {
onaka 7:0ec343d29641 526 int i, n = 0;
onaka 7:0ec343d29641 527 char c;
onaka 7:0ec343d29641 528 DIR *dp;
onaka 7:0ec343d29641 529 struct dirent *dirst;
onaka 7:0ec343d29641 530 dp = opendir("/sd/");
ojan 15:d14d385d37e2 531 if (!dp) {
onaka 7:0ec343d29641 532 pc.printf("Could not open directry.\n");
onaka 7:0ec343d29641 533 return -1;
onaka 7:0ec343d29641 534 }
onaka 7:0ec343d29641 535 while((dirst = readdir(dp)) != NULL) {
onaka 7:0ec343d29641 536 if(sscanf(dirst->d_name, "log%03d.csv%c", &i, &c) == 1 && i>n) {
onaka 7:0ec343d29641 537 n = i;
onaka 7:0ec343d29641 538 }
onaka 7:0ec343d29641 539 }
onaka 7:0ec343d29641 540 closedir(dp);
onaka 7:0ec343d29641 541 return n;
ojan 0:bc6f14fc60c7 542 }
ojan 0:bc6f14fc60c7 543
ojan 17:03b45055ca05 544 /** カルマンフィルタの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 545 *
ojan 17:03b45055ca05 546 */
ojan 15:d14d385d37e2 547 void KalmanInit()
ojan 15:d14d385d37e2 548 {
ojan 11:083c8c9a5b84 549 // 重力
ojan 11:083c8c9a5b84 550 {
ojan 11:083c8c9a5b84 551 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 552 float alpha_R2 = 0.002f;
ojan 12:0d978eb4d639 553 float alpha_Q2 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 554 R2 *= alpha_R2;
ojan 11:083c8c9a5b84 555 Q2 *= alpha_Q2;
ojan 15:d14d385d37e2 556
ojan 13:df1e8a650185 557 // 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 558 float h2[15] = {
ojan 13:df1e8a650185 559 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 560 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 561 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 562 };
ojan 15:d14d385d37e2 563
ojan 13:df1e8a650185 564 H2.SetComps(h2);
ojan 11:083c8c9a5b84 565 }
ojan 15:d14d385d37e2 566
ojan 11:083c8c9a5b84 567 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 568 {
ojan 11:083c8c9a5b84 569 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 570 float alpha_R1 = 0.002f;
ojan 13:df1e8a650185 571 float alpha_Q1 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 572 R1 *= alpha_R1;
ojan 11:083c8c9a5b84 573 Q1 *= alpha_Q1;
ojan 15:d14d385d37e2 574
ojan 13:df1e8a650185 575 // 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 576 float h1[21] = {
ojan 13:df1e8a650185 577 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 578 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 579 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 580 };
ojan 15:d14d385d37e2 581
ojan 13:df1e8a650185 582 H1.SetComps(h1);
ojan 11:083c8c9a5b84 583 }
ojan 3:5358a691a100 584 }
ojan 3:5358a691a100 585
ojan 17:03b45055ca05 586 /** カルマンフィルタの更新を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 587 *
ojan 17:03b45055ca05 588 */
ojan 15:d14d385d37e2 589 void KalmanUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 590 {
ojan 13:df1e8a650185 591 // 重力
ojan 15:d14d385d37e2 592
ojan 11:083c8c9a5b84 593 {
ojan 13:df1e8a650185 594 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 595 float f2[25] = {
ojan 15:d14d385d37e2 596 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 597 -(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 598 (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 599 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 600 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 13:df1e8a650185 601 };
ojan 15:d14d385d37e2 602
ojan 13:df1e8a650185 603 F2.SetComps(f2);
ojan 15:d14d385d37e2 604
ojan 11:083c8c9a5b84 605 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 606 //pri_x2 = F2 * post_x2;
ojan 15:d14d385d37e2 607
ojan 13:df1e8a650185 608 float pri_x2_vals[5] = {
ojan 15:d14d385d37e2 609 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 610 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 611 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 612 post_x2.GetComp(4),
ojan 13:df1e8a650185 613 post_x2.GetComp(5)
ojan 13:df1e8a650185 614 };
ojan 15:d14d385d37e2 615
ojan 13:df1e8a650185 616 pri_x2.SetComps(pri_x2_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 617
ojan 11:083c8c9a5b84 618 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 619 pri_P2 = F2 * post_P2 * F2.Transpose() + R2;
ojan 15:d14d385d37e2 620
ojan 11:083c8c9a5b84 621 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 622 S2 = Q2 + H2 * pri_P2 * H2.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 623 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 624 if((det = S2.Inverse(S_inv2)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 625 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 626 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 627 }
ojan 15:d14d385d37e2 628 K2 = pri_P2 * H2.Transpose() * S_inv2;
ojan 15:d14d385d37e2 629
ojan 11:083c8c9a5b84 630 // 事後推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 631 post_x2 = pri_x2 + K2 * (raw_acc - H2 * pri_x2);
ojan 11:083c8c9a5b84 632 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 633 post_P2 = (I2 - K2 * H2) * pri_P2;
ojan 11:083c8c9a5b84 634 }
ojan 15:d14d385d37e2 635
ojan 15:d14d385d37e2 636
ojan 11:083c8c9a5b84 637 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 638 {
ojan 11:083c8c9a5b84 639 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 640 float f1[49] = {
ojan 15:d14d385d37e2 641 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 642 -(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 643 (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 644 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 645 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 646 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 647 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 648 };
ojan 15:d14d385d37e2 649
ojan 13:df1e8a650185 650 F1.SetComps(f1);
ojan 15:d14d385d37e2 651
ojan 11:083c8c9a5b84 652 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 653 //pri_x1 = F1 * post_x1;
ojan 13:df1e8a650185 654 float pri_x1_vals[7] = {
ojan 15:d14d385d37e2 655 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 656 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 657 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 658 post_x1.GetComp(4),
ojan 15:d14d385d37e2 659 post_x1.GetComp(5),
ojan 15:d14d385d37e2 660 post_x1.GetComp(6),
ojan 13:df1e8a650185 661 post_x1.GetComp(7)
ojan 13:df1e8a650185 662 };
ojan 15:d14d385d37e2 663
ojan 13:df1e8a650185 664 pri_x1.SetComps(pri_x1_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 665
ojan 11:083c8c9a5b84 666 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 667 pri_P1 = F1 * post_P1 * F1.Transpose() + R1;
ojan 15:d14d385d37e2 668
ojan 11:083c8c9a5b84 669 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 670 S1 = Q1 + H1 * pri_P1 * H1.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 671 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 672 if((det = S1.Inverse(S_inv1)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 673 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 674 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 675 }
ojan 15:d14d385d37e2 676 K1 = pri_P1 * H1.Transpose() * S_inv1;
ojan 15:d14d385d37e2 677
ojan 11:083c8c9a5b84 678 // 事後推定値の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 679 post_x1 = pri_x1 + K1 * (raw_geomag - H1 * pri_x1);
ojan 11:083c8c9a5b84 680 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 681 post_P1 = (I1 - K1 * H1) * pri_P1;
ojan 3:5358a691a100 682 }
ojan 3:5358a691a100 683 }
ojan 3:5358a691a100 684
ojan 17:03b45055ca05 685 /** GPS座標から距離を算出
ojan 17:03b45055ca05 686 * @param 座標1（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 687 * @param 座標2（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 688 *
ojan 17:03b45055ca05 689 * @return 2点間の距離（m）
ojan 17:03b45055ca05 690 */
ojan 15:d14d385d37e2 691 float Distance(Vector p1, Vector p2)
ojan 15:d14d385d37e2 692 {
ojan 9:6d4578dcc1ed 693 if(p1.GetDim() != p2.GetDim()) return 0.0f;
ojan 15:d14d385d37e2 694
ojan 21:d417708e84a8 695 float mu_y = (p1.GetComp(2) + p2.GetComp(2)) * 0.5f;
ojan 21:d417708e84a8 696 float s_mu_y = sin(mu_y);
ojan 21:d417708e84a8 697 float w = sqrt(1 - GPS_SQ_E * s_mu_y * s_mu_y);
ojan 21:d417708e84a8 698 float m = GPS_A * (1 - GPS_SQ_E) / (w * w * w);
ojan 21:d417708e84a8 699 float n = GPS_A / w;
ojan 21:d417708e84a8 700 float d1 = m * (p1.GetComp(2) - p2.GetComp(2));
ojan 21:d417708e84a8 701 float d2 = n * cos(mu_y) * (p1.GetComp(1) - p2.GetComp(1));
ojan 15:d14d385d37e2 702
ojan 9:6d4578dcc1ed 703 return sqrt(d1 * d1 + d2 * d2);
ojan 9:6d4578dcc1ed 704 }
ojan 9:6d4578dcc1ed 705
ojan 14:f85cb5340cb8 706 /** 投下を検知する関数
ojan 15:d14d385d37e2 707 *
ojan 14:f85cb5340cb8 708 * @return 投下されたかどうか（true=投下　false=未投下
ojan 15:d14d385d37e2 709 *
ojan 17:03b45055ca05 710 */
ojan 20:00afba164688 711 bool Thrown()
ojan 15:d14d385d37e2 712 {
ojan 14:f85cb5340cb8 713 static int opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 714 static int g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 715 static int para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 716
ojan 14:f85cb5340cb8 717 if(optSensor.read_u16() > BorderOpt) opt_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 718 else opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 719 if(vrt_acc < BorderGravity) g_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 720 else g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 721 if((int)paraSensor == BorderParafoil) para_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 722 else para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 723
ojan 14:f85cb5340cb8 724 if(opt_count >= MaxCount || g_count >= MaxCount || para_count >= MaxCount) {
ojan 14:f85cb5340cb8 725 return true;
ojan 14:f85cb5340cb8 726 }
ojan 15:d14d385d37e2 727
ojan 14:f85cb5340cb8 728 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 729
ojan 14:f85cb5340cb8 730 }
ojan 14:f85cb5340cb8 731
ojan 23:79cdc1432160 732 /* ------------------------------ 割り込み関数 ------------------------------ */
ojan 23:79cdc1432160 733
ojan 20:00afba164688 734 /** データ取得＆更新関数
ojan 20:00afba164688 735 *
ojan 20:00afba164688 736 */
ojan 20:00afba164688 737 void DataUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 738 {
ojan 4:45dc5590abc0 739 // センサーの値を更新
ojan 4:45dc5590abc0 740 mpu.read();
ojan 4:45dc5590abc0 741 hmc.read();
ojan 15:d14d385d37e2 742
ojan 4:45dc5590abc0 743 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 4:45dc5590abc0 744 raw_acc.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.acc[i] * ACC_LSB_TO_G);
ojan 4:45dc5590abc0 745 raw_gyro.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.gyro[i] * GYRO_LSB_TO_DEG * DEG_TO_RAD);
ojan 4:45dc5590abc0 746 raw_geomag.SetComp(i+1, (float)hmc.data.value[i] * MAG_LSB_TO_GAUSS);
ojan 4:45dc5590abc0 747 }
ojan 15:d14d385d37e2 748
ojan 14:f85cb5340cb8 749 Vector delta_g = Cross(raw_gyro, raw_g); // Δg = ω × g
ojan 4:45dc5590abc0 750 raw_g = 0.9f * (raw_g - delta_g * dt) + 0.1f * raw_acc.Normalize(); // 相補フィルタ
ojan 4:45dc5590abc0 751 raw_g = raw_g.Normalize();
ojan 15:d14d385d37e2 752
ojan 4:45dc5590abc0 753 KalmanUpdate();
ojan 15:d14d385d37e2 754
ojan 4:45dc5590abc0 755 // LPS25Hによる気圧の取得は10Hz
ojan 4:45dc5590abc0 756 lps_cnt = (lps_cnt+1)%10;
ojan 4:45dc5590abc0 757 if(lps_cnt == 0) {
ojan 4:45dc5590abc0 758 raw_press = (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 24:8838be99cec3 759 raw_temp = TempLsbToDeg(lps.temperature());
ojan 4:45dc5590abc0 760 }
ojan 15:d14d385d37e2 761
ojan 24:8838be99cec3 762 if(INT_flag) {
ojan 4:45dc5590abc0 763 g = raw_g;
ojan 4:45dc5590abc0 764 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 11:083c8c9a5b84 765 geomag.SetComp(i+1, post_x1.GetComp(i+1));
ojan 4:45dc5590abc0 766 }
ojan 4:45dc5590abc0 767 acc = raw_acc;
ojan 4:45dc5590abc0 768 gyro = raw_gyro;
ojan 4:45dc5590abc0 769 press = raw_press;
ojan 23:79cdc1432160 770 temp = raw_temp;
ojan 15:d14d385d37e2 771
ojan 13:df1e8a650185 772 vrt_acc = raw_acc * raw_g;
ojan 15:d14d385d37e2 773
ojan 0:bc6f14fc60c7 774 }
ojan 3:5358a691a100 775 }
ojan 3:5358a691a100 776
ojan 14:f85cb5340cb8 777 /* ------------------------------ デバッグ用関数 ------------------------------ */
ojan 9:6d4578dcc1ed 778
ojan 15:d14d385d37e2 779 void toString(Matrix& m)
ojan 15:d14d385d37e2 780 {
ojan 15:d14d385d37e2 781
ojan 3:5358a691a100 782 for(int i=0; i<m.GetRow(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 783 for(int j=0; j<m.GetCol(); j++) {
ojan 3:5358a691a100 784 pc.printf("%.6f\t", m.GetComp(i+1, j+1));
ojan 3:5358a691a100 785 }
ojan 3:5358a691a100 786 pc.printf("\r\n");
ojan 3:5358a691a100 787 }
ojan 15:d14d385d37e2 788
ojan 3:5358a691a100 789 }
ojan 3:5358a691a100 790
ojan 15:d14d385d37e2 791 void toString(Vector& v)
ojan 15:d14d385d37e2 792 {
ojan 15:d14d385d37e2 793
ojan 3:5358a691a100 794 for(int i=0; i<v.GetDim(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 795 pc.printf("%.6f\t", v.GetComp(i+1));
ojan 3:5358a691a100 796 }
ojan 3:5358a691a100 797 pc.printf("\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 798
ojan 0:bc6f14fc60c7 799 }