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@27:a26ff85bba23, 2015-06-28 (annotated)

Committer:
ojan
Date:
Sun Jun 28 15:42:26 2015 +0000
Revision:
27:a26ff85bba23
Parent:
26:6e09df57ee91
Child:
28:d993f3bbe302
LAURUS_Program_v2.5.2

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 24:8838be99cec3 18 //#define SERVO_DEBUG
ojan 27:a26ff85bba23 19 #define DIRECTION_DEBUG
ojan 25:4c72d7420d8a 20
ojan 24:8838be99cec3 21 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 27:a26ff85bba23 22 const float TargetDirection = -90.0f; // 真西に飛ぶ
ojan 24:8838be99cec3 23 #endif
ojan 14:f85cb5340cb8 24 const float dt = 0.01f; // 割り込み周期(s)
ojan 21:d417708e84a8 25 const float ServoMax = 0.0046f; // サーボの最大パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 26 const float ServoMin = 0.0012f; // サーボの最小パルス長(s)
ojan 21:d417708e84a8 27 const float PullMax = 25; // 引っ張れる紐の最大量(mm)
ojan 14:f85cb5340cb8 28 const float BorderSpiral = 40.0f; // スパイラル検知角度
ojan 14:f85cb5340cb8 29 const short BorderOpt = 30000; // 光センサーの閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 30 const float BorderGravity = 0.3f; // 無重力状態の閾値
ojan 14:f85cb5340cb8 31 const int BorderParafoil = 0; // 物理スイッチのOFF出力
ojan 14:f85cb5340cb8 32 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 33 const int WaitTime = 1; // 投下後、安定するまで何秒滑空するか
ojan 15:d14d385d37e2 34 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 35 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 36 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 37
ojan 25:4c72d7420d8a 38 enum Direction {LEFT, RIGHT, NEUTRAL};
ojan 25:4c72d7420d8a 39
ojan 14:f85cb5340cb8 40 /****************************** private macro ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 41 /****************************** private typedef ******************************/
ojan 14:f85cb5340cb8 42 /****************************** private variables ******************************/
ojan 10:8ee11e412ad7 43 DigitalOut myled(LED1); // デバッグ用LEDのためのデジタル出力
ojan 10:8ee11e412ad7 44 I2C i2c(PB_9, PB_8); // I2Cポート
ojan 10:8ee11e412ad7 45 MPU6050 mpu(&i2c); // 加速度・角速度センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 46 HMC5883L hmc(&i2c); // 地磁気センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 47 LPS25H lps(&i2c); // 気圧センサ
ojan 10:8ee11e412ad7 48 Serial gps(PA_11, PA_12); // GPS通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 49 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX); // PC通信用シリアルポート
ojan 10:8ee11e412ad7 50 GMS6_CR6 gms(&gps, &pc); // GPS
onaka 7:0ec343d29641 51 SDFileSystem sd(PB_5, PB_4, PB_3, PB_10, "sd"); // microSD
ojan 19:ad8ff2de68f5 52 FILE * fp; // ログファイルのポインタ
onaka 7:0ec343d29641 53 BufferedSerial xbee(PA_9, PA_10, PC_1); // Xbee
ojan 14:f85cb5340cb8 54 ConfigFile cfg; // ConfigFile
ojan 27:a26ff85bba23 55 PwmOut servoL(PB_6), servoR(PC_7); // サーボ用PWM出力
ojan 14:f85cb5340cb8 56 AnalogIn optSensor(PC_0); // 照度センサ用アナログ入力
ojan 23:79cdc1432160 57 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 58 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 59 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 60 Ticker ticker; // 割り込みタイマー
ojan 14:f85cb5340cb8 61 Timer timer; // 時間計測用タイマー
ojan 25:4c72d7420d8a 62 Direction dir = NEUTRAL; // 旋回方向
ojan 0:bc6f14fc60c7 63
ojan 14:f85cb5340cb8 64 int lps_cnt = 0; // 気圧センサ読み取りカウント
ojan 25:4c72d7420d8a 65 bool INT_flag = true; // 割り込み可否フラグ
ojan 17:03b45055ca05 66 /* こちらの変数群はメインループでは参照しない */
ojan 14:f85cb5340cb8 67 Vector raw_acc(3); // 加速度(m/s^2) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 68 Vector raw_gyro(3); // 角速度(deg/s) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 69 Vector raw_geomag(3); // 地磁気(?) 生
ojan 14:f85cb5340cb8 70 float raw_press; // 気圧(hPa) 生
ojan 23:79cdc1432160 71 float raw_temp; // 温度(℃)　生
ojan 17:03b45055ca05 72 /* メインループ内ではこちらを参照する */
ojan 14:f85cb5340cb8 73 Vector acc(3); // 加速度(m/s^2)
ojan 14:f85cb5340cb8 74 Vector gyro(3); // 角速度(deg/s)
ojan 14:f85cb5340cb8 75 Vector geomag(3); // 地磁気(?)
ojan 24:8838be99cec3 76 float p0; // 気圧の初期値
ojan 14:f85cb5340cb8 77 float press; // 気圧(hPa)
ojan 23:79cdc1432160 78 float temp; // 温度(℃)
ojan 24:8838be99cec3 79 float height; // 高さ(m)
ojan 1:6cd6d2760856 80
ojan 14:f85cb5340cb8 81 Vector raw_g(3); // 重力ベクトル 生
ojan 14:f85cb5340cb8 82 Vector g(3); // 重力ベクトル
ojan 14:f85cb5340cb8 83 Vector target_p(2); // 目標情報（経度、緯度）（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 84 Vector p(2); // 現在の位置情報(補完含む)(経度, 緯度)（rad）
ojan 25:4c72d7420d8a 85 Vector new_p(2); // 最新の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 86 Vector pre_p(2); // 過去の位置情報(経度, 緯度)（rad）
ojan 14:f85cb5340cb8 87 int UTC_t = 0; // UTC時刻
ojan 14:f85cb5340cb8 88 int pre_UTC_t = 0; // 前のUTC時刻
ojan 27:a26ff85bba23 89 int ss = 0.0f; // 時刻の秒数の小数部分
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 26:6e09df57ee91 193 xbee.printf("load...");
ojan 24:8838be99cec3 194 while(!LoadConfig()) {
ojan 24:8838be99cec3 195 wait(0.1f);
ojan 26:6e09df57ee91 196 xbee.printf(".");
ojan 24:8838be99cec3 197 }
ojan 26:6e09df57ee91 198 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 22:3caa2983bf1d 199 xbee.printf("target(%.5f, %.5f)\r\n", target_x, target_y);
ojan 22:3caa2983bf1d 200
ojan 17:03b45055ca05 201 // SDカード初期化
ojan 26:6e09df57ee91 202 xbee.printf("SD Init...");
ojan 24:8838be99cec3 203 while(!SD_Init()) {
ojan 24:8838be99cec3 204 wait(0.1f);
ojan 26:6e09df57ee91 205 xbee.printf(".");
ojan 24:8838be99cec3 206 }
ojan 26:6e09df57ee91 207 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 24:8838be99cec3 208
ojan 24:8838be99cec3 209 // センサー関連の初期化
ojan 26:6e09df57ee91 210 xbee.printf("Sensors Init...");
ojan 24:8838be99cec3 211 SensorsInit();
ojan 26:6e09df57ee91 212 xbee.printf("complete\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 213
onaka 7:0ec343d29641 214 //カルマンフィルタ初期化
ojan 3:5358a691a100 215 KalmanInit();
ojan 15:d14d385d37e2 216
ojan 26:6e09df57ee91 217 NVIC_SetPriority(TIM5_IRQn, 5);
ojan 20:00afba164688 218 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 219
ojan 17:03b45055ca05 220 servoL.period(0.020f); // サーボの信号の周期は20ms
ojan 17:03b45055ca05 221 servoR.period(0.020f);
ojan 15:d14d385d37e2 222
ojan 15:d14d385d37e2 223
ojan 14:f85cb5340cb8 224 /* ------------------------------ ↓↓↓ ここからメインループ ↓↓↓ ------------------------------ */
ojan 0:bc6f14fc60c7 225 while(1) {
ojan 4:45dc5590abc0 226 timer.stop();
ojan 4:45dc5590abc0 227 timer.reset();
ojan 4:45dc5590abc0 228 timer.start();
ojan 14:f85cb5340cb8 229 myled = 1; // LED is ON
ojan 20:00afba164688 230
ojan 24:8838be99cec3 231 INT_flag = false; // 割り込みによる変数書き換えを阻止
ojan 14:f85cb5340cb8 232 /******************************* データ処理 *******************************/
ojan 20:00afba164688 233 DataProcessing();
ojan 15:d14d385d37e2 234
ojan 14:f85cb5340cb8 235 /******************************* 制御ルーチン *******************************/
ojan 24:8838be99cec3 236 #ifdef SERVO_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 237 if(xbee.readable()) {
ojan 24:8838be99cec3 238 char cmd = xbee.getc();
ojan 24:8838be99cec3 239 if(cmd == 'w') {
ojan 24:8838be99cec3 240 pull_R += 5;
ojan 24:8838be99cec3 241 } else if(cmd == 's'){
ojan 24:8838be99cec3 242 pull_R -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 243 } else if(cmd == 'a'){
ojan 24:8838be99cec3 244 pull_L += 5;
ojan 24:8838be99cec3 245 } else if(cmd == 'd'){
ojan 24:8838be99cec3 246 pull_L -= 5;
ojan 24:8838be99cec3 247 }
ojan 24:8838be99cec3 248 }
ojan 24:8838be99cec3 249 #else
ojan 20:00afba164688 250 ControlRoutine();
ojan 24:8838be99cec3 251 #endif
ojan 21:d417708e84a8 252
ojan 25:4c72d7420d8a 253 sv = (float)servoVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // サーボ電源電圧
ojan 25:4c72d7420d8a 254 lv = (float)logicVcc.read_u16() * ADC_LSB_TO_V * 2.0f; // ロジック電源電圧
ojan 24:8838be99cec3 255
ojan 21:d417708e84a8 256 // 指定された引っ張り量だけ紐を引っ張る
ojan 21:d417708e84a8 257 if(pull_L < 0) pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 258 else if(pull_L > PullMax) pull_L = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 259 if(pull_R < 0) pull_R = 0;
ojan 21:d417708e84a8 260 else if(pull_R > PullMax) pull_R = PullMax;
ojan 21:d417708e84a8 261
ojan 27:a26ff85bba23 262 servoL.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * (PullMax - pull_L) / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 263 servoR.pulsewidth((ServoMax - ServoMin) * pull_R / (float)PullMax + ServoMin);
ojan 21:d417708e84a8 264
ojan 21:d417708e84a8 265 // データをmicroSDに保存し、XBeeでPCへ送信する
ojan 27:a26ff85bba23 266 sprintf(data, "%d.%d, %.1f,%.1f,%.1f, %.3f,%.6f,%.6f, %.3f,%.3f,%.1f, %d, %d,%d\r\n",
ojan 27:a26ff85bba23 267 UTC_t + 90000, ss, yaw, pitch, roll,
ojan 21:d417708e84a8 268 press, gms.longitude, gms.latitude,
ojan 25:4c72d7420d8a 269 vrt_acc, height, Distance(target_p, p),
ojan 25:4c72d7420d8a 270 optSensor.read_u16(), pull_R, pull_L);
ojan 21:d417708e84a8 271
ojan 24:8838be99cec3 272 INT_flag = true; // 割り込み許可
ojan 21:d417708e84a8 273
ojan 21:d417708e84a8 274 fprintf(fp, data);
ojan 21:d417708e84a8 275 fflush(fp);
ojan 21:d417708e84a8 276 xbee.printf(data);
ojan 21:d417708e84a8 277
ojan 15:d14d385d37e2 278
ojan 9:6d4578dcc1ed 279 myled = 0; // LED is OFF
ojan 15:d14d385d37e2 280
ojan 20:00afba164688 281 loopTime = timer.read_ms();
ojan 20:00afba164688 282
ojan 9:6d4578dcc1ed 283 // ループはきっかり0.2秒ごと
ojan 9:6d4578dcc1ed 284 while(timer.read_ms() < 200);
ojan 20:00afba164688 285
ojan 0:bc6f14fc60c7 286 }
ojan 15:d14d385d37e2 287
ojan 14:f85cb5340cb8 288 /* ------------------------------ ↑↑↑ ここまでメインループ ↑↑↑ ------------------------------ */
onaka 7:0ec343d29641 289 }
onaka 7:0ec343d29641 290
ojan 20:00afba164688 291 /** データ処理関数
ojan 20:00afba164688 292 *
ojan 20:00afba164688 293 */
ojan 20:00afba164688 294 void DataProcessing()
ojan 20:00afba164688 295 {
ojan 27:a26ff85bba23 296 static float R_11; // 回転行列(1,1)成分
ojan 27:a26ff85bba23 297 static float R_12; // 回転行列(1,2)成分
ojan 27:a26ff85bba23 298 static float r_cos; // ロール角のcos値
ojan 27:a26ff85bba23 299 static float r_sin; // ロール角のsin値
ojan 27:a26ff85bba23 300 static float p_cos; // ピッチ角のcos値
ojan 27:a26ff85bba23 301 static float p_sin; // ピッチ角のsin値
ojan 25:4c72d7420d8a 302
ojan 20:00afba164688 303 gms.read(); // GPSデータ取得
ojan 20:00afba164688 304 UTC_t = (int)gms.time;
ojan 20:00afba164688 305
ojan 20:00afba164688 306 // 参照座標系の基底を求める
ojan 20:00afba164688 307 r_u = g;
ojan 20:00afba164688 308 r_f = geomag.GetPerpCompTo(g).Normalize();
ojan 20:00afba164688 309 r_l = Cross(r_u, r_f);
ojan 20:00afba164688 310
ojan 20:00afba164688 311 // 回転行列を経由してオイラー角を求める
ojan 20:00afba164688 312 // 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 313 // 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 314
ojan 25:4c72d7420d8a 315 R_11 = r_f * b_f; // 回転行列の(1,1)成分
ojan 25:4c72d7420d8a 316 R_12 = r_f * b_l; // 回転行列の(1,2)成分
ojan 20:00afba164688 317
ojan 20:00afba164688 318 #ifdef RULE3
ojan 20:00afba164688 319 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION - Beta;
ojan 20:00afba164688 320 #else
ojan 20:00afba164688 321 yaw = atan2(-R_12, R_11) * RAD_TO_DEG + MAG_DECLINATION;
ojan 20:00afba164688 322 #endif
ojan 25:4c72d7420d8a 323 r_cos = g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 324 r_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_f).Normalize(), b_u) * b_f;
ojan 25:4c72d7420d8a 325 if(r_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 326 roll = acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 327 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 328 roll = -acos(r_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 329 }
ojan 25:4c72d7420d8a 330
ojan 25:4c72d7420d8a 331 p_cos = g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize() * b_u;
ojan 25:4c72d7420d8a 332 p_sin = Cross(g.GetPerpCompTo(b_l).Normalize(), b_u) * b_l;
ojan 25:4c72d7420d8a 333 if(p_sin > 0.0f) {
ojan 25:4c72d7420d8a 334 pitch = acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 335 } else {
ojan 25:4c72d7420d8a 336 pitch = -acos(p_cos) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 337 }
ojan 20:00afba164688 338
ojan 20:00afba164688 339 if(yaw < -180.0f) yaw += 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 340 if(yaw > 180.0f) yaw -= 360.0f; // ヨー角を[-π, π]に補正
ojan 20:00afba164688 341
ojan 20:00afba164688 342 if(UTC_t - pre_UTC_t >= 1) { // GPSデータが更新されていたら
ojan 25:4c72d7420d8a 343 pre_p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 344 new_p.SetComp(1, gms.longitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 345 new_p.SetComp(2, gms.latitude * DEG_TO_RAD);
ojan 25:4c72d7420d8a 346 p = new_p;
ojan 25:4c72d7420d8a 347 pre_UTC_t = UTC_t;
ojan 27:a26ff85bba23 348 ss = 0;
ojan 20:00afba164688 349 } else { // 更新されていなかったら
ojan 25:4c72d7420d8a 350 p += 0.2f * (new_p - pre_p);
ojan 27:a26ff85bba23 351 ss += 2;
ojan 20:00afba164688 352 }
ojan 20:00afba164688 353
ojan 25:4c72d7420d8a 354 height = Height(press);
ojan 24:8838be99cec3 355
ojan 20:00afba164688 356
ojan 20:00afba164688 357
ojan 20:00afba164688 358 }
ojan 20:00afba164688 359
ojan 20:00afba164688 360 /** 制御ルーチン関数
ojan 20:00afba164688 361 *
ojan 20:00afba164688 362 */
ojan 20:00afba164688 363 void ControlRoutine()
ojan 20:00afba164688 364 {
ojan 25:4c72d7420d8a 365 static float target_lng;
ojan 25:4c72d7420d8a 366 static float target_lat;
ojan 25:4c72d7420d8a 367 static float target_X;
ojan 25:4c72d7420d8a 368 static float target_Y;
ojan 25:4c72d7420d8a 369 static float theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 370 static float delta_theta;
ojan 25:4c72d7420d8a 371
ojan 20:00afba164688 372 switch(step) {
ojan 20:00afba164688 373
ojan 20:00afba164688 374 // 投下&安定滑空シーケンス
ojan 20:00afba164688 375 case 0:
ojan 20:00afba164688 376 if(Thrown() || count != 0) {
ojan 20:00afba164688 377 count++;
ojan 20:00afba164688 378 // 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 379 //pull_L = 15;
ojan 21:d417708e84a8 380 //pull_R = 15;
ojan 20:00afba164688 381 if(count >= WaitTime*5) {
ojan 20:00afba164688 382 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 383 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 384 step = 1;
ojan 20:00afba164688 385 }
ojan 20:00afba164688 386 }
ojan 20:00afba164688 387 break;
ojan 20:00afba164688 388
ojan 20:00afba164688 389 // 制御シーケンス
ojan 20:00afba164688 390 case 1:
ojan 20:00afba164688 391 if(fabs(roll) > BorderSpiral) {
ojan 20:00afba164688 392 // スパイラル回避行動
ojan 20:00afba164688 393 if(roll > 0) {
ojan 20:00afba164688 394 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 395 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 396 } else {
ojan 20:00afba164688 397 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 398 pull_R = PullMax;
ojan 20:00afba164688 399 }
ojan 20:00afba164688 400 } else {
ojan 20:00afba164688 401
ojan 20:00afba164688 402 /* いずれも地球を完全球体と仮定 */
ojan 25:4c72d7420d8a 403 target_lng = target_x * DEG_TO_RAD;
ojan 25:4c72d7420d8a 404 target_lat = target_y * DEG_TO_RAD;
ojan 20:00afba164688 405 /* 北から西回りで目標方向の角度を出力 */
ojan 25:4c72d7420d8a 406 target_Y = cos( target_lat ) * sin( target_lng - p.GetComp(1) );
ojan 25:4c72d7420d8a 407 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 408 theta = -atan2f( target_Y, target_X ) * RAD_TO_DEG;
ojan 25:4c72d7420d8a 409 delta_theta = 0.0f;
ojan 24:8838be99cec3 410 #ifdef DIRECTION_DEBUG
ojan 24:8838be99cec3 411 theta = TargetDirection;
ojan 24:8838be99cec3 412 #endif
ojan 20:00afba164688 413
ojan 20:00afba164688 414 if(yaw >= 0.0f) { // ヨー角が正
ojan 20:00afba164688 415 if(theta >= 0.0f) { // 目標角も正ならば、
ojan 24:8838be99cec3 416 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 417 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 418 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 419 } else { // 目標角が負であれば
ojan 20:00afba164688 420 theta += 360.0f; // 360°足して正の値に変換してから
ojan 20:00afba164688 421 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 422 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 423 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 424 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 425 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 426 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 427 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 428 }
ojan 20:00afba164688 429 }
ojan 20:00afba164688 430 } else { // ヨー角が負
ojan 20:00afba164688 431 if(theta <= 0.0f) { // 目標角も負ならば、
ojan 24:8838be99cec3 432 if(theta - yaw > Alpha) dir = LEFT; // 単純に差を取って閾値αと比べる
ojan 24:8838be99cec3 433 else if(theta - yaw < -Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 434 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 435 } else { // 目標角が正であれば、
ojan 20:00afba164688 436 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 437 if(delta_theta < 180.0f) { // 差が180°より小さければ左旋回
ojan 24:8838be99cec3 438 if(delta_theta > Alpha) dir = LEFT;
ojan 24:8838be99cec3 439 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 440 } else { // 180°より大きければ右旋回
ojan 24:8838be99cec3 441 if(360.0f - delta_theta > Alpha) dir = RIGHT;
ojan 24:8838be99cec3 442 else dir = NEUTRAL;
ojan 20:00afba164688 443 }
ojan 20:00afba164688 444 }
ojan 20:00afba164688 445 }
ojan 20:00afba164688 446
ojan 24:8838be99cec3 447 if(dir == LEFT) { //目標は左方向
ojan 20:00afba164688 448
ojan 20:00afba164688 449 pull_L = 20;
ojan 20:00afba164688 450 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 451
ojan 24:8838be99cec3 452 } else if (dir == RIGHT) { //目標は右方向
ojan 20:00afba164688 453
ojan 20:00afba164688 454 pull_L = 0;
ojan 20:00afba164688 455 pull_R = 20;
ojan 20:00afba164688 456
ojan 24:8838be99cec3 457 } else if (dir == NEUTRAL) {
ojan 21:d417708e84a8 458 pull_L = 0;
ojan 21:d417708e84a8 459 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 460 }
ojan 20:00afba164688 461 }
ojan 20:00afba164688 462
ojan 20:00afba164688 463 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 464 // 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 465 if(Distance(target_p, p) < BorderDistance) step = 2;
ojan 20:00afba164688 466 #endif
ojan 20:00afba164688 467
ojan 20:00afba164688 468 break;
ojan 20:00afba164688 469
ojan 20:00afba164688 470 #ifdef RULE2
ojan 20:00afba164688 471 // 落下シーケンス
ojan 20:00afba164688 472 case 2:
ojan 20:00afba164688 473 pull_L = PullMax;
ojan 20:00afba164688 474 pull_R = 0;
ojan 20:00afba164688 475
ojan 20:00afba164688 476 // 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 477 // 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 478 if(Distance(target_p, p) > BorderDistance+3.0f) step = 1;
ojan 20:00afba164688 479 break;
ojan 20:00afba164688 480 #endif
ojan 20:00afba164688 481 }
ojan 20:00afba164688 482 }
ojan 20:00afba164688 483
ojan 23:79cdc1432160 484 /** 各種センサーの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 485 *
ojan 17:03b45055ca05 486 */
ojan 23:79cdc1432160 487 void SensorsInit()
ojan 20:00afba164688 488 {
ojan 23:79cdc1432160 489
ojan 23:79cdc1432160 490 if(!mpu.init()) error("mpu6050 Initialize Error !!"); // mpu6050初期化
ojan 23:79cdc1432160 491 if(!hmc.init()) error("hmc5883l Initialize Error !!"); // hmc5883l初期化
ojan 23:79cdc1432160 492
ojan 17:03b45055ca05 493 //重力ベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 494 raw_g.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 495 raw_g.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 496 raw_g.SetComp(3, 1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 497
ojan 17:03b45055ca05 498 // 機体に固定されたベクトルの初期化
ojan 17:03b45055ca05 499 b_f.SetComp(1, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 500 b_f.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 501 b_f.SetComp(3, -1.0f);
ojan 21:d417708e84a8 502 b_u.SetComp(1, -1.0f);
ojan 17:03b45055ca05 503 b_u.SetComp(2, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 504 b_u.SetComp(3, 0.0f);
ojan 17:03b45055ca05 505 b_l = Cross(b_u, b_f);
ojan 20:00afba164688 506
ojan 17:03b45055ca05 507 // 目標座標をベクトルに代入
ojan 17:03b45055ca05 508 target_p.SetComp(1, target_x * DEG_TO_RAD);
ojan 17:03b45055ca05 509 target_p.SetComp(2, target_y * DEG_TO_RAD);
ojan 24:8838be99cec3 510
ojan 24:8838be99cec3 511 // 地表の気圧を取得
ojan 24:8838be99cec3 512 p0 = 0;
ojan 24:8838be99cec3 513 for(int i=0; i<10; i++) {
ojan 24:8838be99cec3 514 p0 += (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 25:4c72d7420d8a 515 wait(0.1f);
ojan 24:8838be99cec3 516 }
ojan 24:8838be99cec3 517 p0 /= 10.0f;
ojan 26:6e09df57ee91 518
ojan 26:6e09df57ee91 519 xbee.printf(".");
ojan 17:03b45055ca05 520 }
ojan 17:03b45055ca05 521
ojan 17:03b45055ca05 522 /** マイクロSDカードの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 523 *
ojan 17:03b45055ca05 524 */
ojan 21:d417708e84a8 525 bool SD_Init()
ojan 20:00afba164688 526 {
ojan 17:03b45055ca05 527 //SDカード初期化
ojan 17:03b45055ca05 528 char filename[15];
ojan 17:03b45055ca05 529 int n = Find_last();
ojan 17:03b45055ca05 530 if(n < 0) {
ojan 24:8838be99cec3 531 pc.printf("Could not read a SD Card.\n");
ojan 21:d417708e84a8 532 return false;
ojan 17:03b45055ca05 533 }
ojan 17:03b45055ca05 534 sprintf(filename, "/sd/log%03d.csv", n+1);
ojan 17:03b45055ca05 535 fp = fopen(filename, "w");
ojan 17:03b45055ca05 536 fprintf(fp, "log data\r\n");
ojan 17:03b45055ca05 537 xbee.printf("log data\r\n");
ojan 21:d417708e84a8 538
ojan 21:d417708e84a8 539 return true;
ojan 17:03b45055ca05 540 }
ojan 17:03b45055ca05 541
ojan 17:03b45055ca05 542 /** コンフィグファイルを読み込む関数
ojan 17:03b45055ca05 543 *
ojan 17:03b45055ca05 544 */
ojan 21:d417708e84a8 545 bool LoadConfig()
ojan 15:d14d385d37e2 546 {
onaka 7:0ec343d29641 547 char value[20];
onaka 7:0ec343d29641 548 //Read a configuration file from a mbed.
ojan 15:d14d385d37e2 549 if (!cfg.read("/sd/config.txt")) {
ojan 24:8838be99cec3 550 pc.printf("Config file does not exist\n");
ojan 21:d417708e84a8 551 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 552 } else {
onaka 7:0ec343d29641 553 //Get values
onaka 7:0ec343d29641 554 if (cfg.getValue("target_x", &value[0], sizeof(value))) target_x = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 555 else {
ojan 24:8838be99cec3 556 pc.printf("Failed to get value for target_x\n");
ojan 21:d417708e84a8 557 return false;
onaka 7:0ec343d29641 558 }
onaka 7:0ec343d29641 559 if (cfg.getValue("target_y", &value[0], sizeof(value))) target_y = atof(value);
ojan 15:d14d385d37e2 560 else {
ojan 24:8838be99cec3 561 pc.printf("Failed to get value for target_y\n");
ojan 21:d417708e84a8 562 return false;
onaka 7:0ec343d29641 563 }
onaka 7:0ec343d29641 564 }
ojan 21:d417708e84a8 565 return true;
onaka 7:0ec343d29641 566 }
onaka 7:0ec343d29641 567
ojan 17:03b45055ca05 568 /** ログファイルの番号の最大値を得る関数
ojan 17:03b45055ca05 569 *
ojan 17:03b45055ca05 570 * @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 571 */
ojan 15:d14d385d37e2 572 int Find_last()
ojan 15:d14d385d37e2 573 {
onaka 7:0ec343d29641 574 int i, n = 0;
onaka 7:0ec343d29641 575 char c;
onaka 7:0ec343d29641 576 DIR *dp;
onaka 7:0ec343d29641 577 struct dirent *dirst;
onaka 7:0ec343d29641 578 dp = opendir("/sd/");
ojan 15:d14d385d37e2 579 if (!dp) {
onaka 7:0ec343d29641 580 pc.printf("Could not open directry.\n");
onaka 7:0ec343d29641 581 return -1;
onaka 7:0ec343d29641 582 }
onaka 7:0ec343d29641 583 while((dirst = readdir(dp)) != NULL) {
onaka 7:0ec343d29641 584 if(sscanf(dirst->d_name, "log%03d.csv%c", &i, &c) == 1 && i>n) {
onaka 7:0ec343d29641 585 n = i;
onaka 7:0ec343d29641 586 }
onaka 7:0ec343d29641 587 }
onaka 7:0ec343d29641 588 closedir(dp);
onaka 7:0ec343d29641 589 return n;
ojan 0:bc6f14fc60c7 590 }
ojan 0:bc6f14fc60c7 591
ojan 17:03b45055ca05 592 /** カルマンフィルタの初期化を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 593 *
ojan 17:03b45055ca05 594 */
ojan 15:d14d385d37e2 595 void KalmanInit()
ojan 15:d14d385d37e2 596 {
ojan 11:083c8c9a5b84 597 // 重力
ojan 11:083c8c9a5b84 598 {
ojan 11:083c8c9a5b84 599 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 600 float alpha_R2 = 0.002f;
ojan 12:0d978eb4d639 601 float alpha_Q2 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 602 R2 *= alpha_R2;
ojan 11:083c8c9a5b84 603 Q2 *= alpha_Q2;
ojan 15:d14d385d37e2 604
ojan 13:df1e8a650185 605 // 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 606 float h2[15] = {
ojan 13:df1e8a650185 607 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 608 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 609 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 610 };
ojan 15:d14d385d37e2 611
ojan 13:df1e8a650185 612 H2.SetComps(h2);
ojan 11:083c8c9a5b84 613 }
ojan 15:d14d385d37e2 614
ojan 11:083c8c9a5b84 615 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 616 {
ojan 11:083c8c9a5b84 617 // 誤差共分散行列の値を決める（対角成分のみ）
ojan 13:df1e8a650185 618 float alpha_R1 = 0.002f;
ojan 13:df1e8a650185 619 float alpha_Q1 = 0.5f;
ojan 11:083c8c9a5b84 620 R1 *= alpha_R1;
ojan 11:083c8c9a5b84 621 Q1 *= alpha_Q1;
ojan 15:d14d385d37e2 622
ojan 13:df1e8a650185 623 // 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 624 float h1[21] = {
ojan 13:df1e8a650185 625 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 626 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 627 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 628 };
ojan 15:d14d385d37e2 629
ojan 13:df1e8a650185 630 H1.SetComps(h1);
ojan 11:083c8c9a5b84 631 }
ojan 3:5358a691a100 632 }
ojan 3:5358a691a100 633
ojan 17:03b45055ca05 634 /** カルマンフィルタの更新を行う関数
ojan 17:03b45055ca05 635 *
ojan 17:03b45055ca05 636 */
ojan 15:d14d385d37e2 637 void KalmanUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 638 {
ojan 13:df1e8a650185 639 // 重力
ojan 15:d14d385d37e2 640
ojan 11:083c8c9a5b84 641 {
ojan 13:df1e8a650185 642 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 643 float f2[25] = {
ojan 15:d14d385d37e2 644 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 645 -(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 646 (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 647 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 648 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 13:df1e8a650185 649 };
ojan 15:d14d385d37e2 650
ojan 13:df1e8a650185 651 F2.SetComps(f2);
ojan 15:d14d385d37e2 652
ojan 11:083c8c9a5b84 653 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 654 //pri_x2 = F2 * post_x2;
ojan 15:d14d385d37e2 655
ojan 13:df1e8a650185 656 float pri_x2_vals[5] = {
ojan 15:d14d385d37e2 657 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 658 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 659 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 660 post_x2.GetComp(4),
ojan 13:df1e8a650185 661 post_x2.GetComp(5)
ojan 13:df1e8a650185 662 };
ojan 15:d14d385d37e2 663
ojan 13:df1e8a650185 664 pri_x2.SetComps(pri_x2_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_P2 = F2 * post_P2 * F2.Transpose() + R2;
ojan 15:d14d385d37e2 668
ojan 11:083c8c9a5b84 669 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 670 S2 = Q2 + H2 * pri_P2 * H2.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 671 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 672 if((det = S2.Inverse(S_inv2)) >= 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 K2 = pri_P2 * H2.Transpose() * S_inv2;
ojan 15:d14d385d37e2 677
ojan 11:083c8c9a5b84 678 // 事後推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 679 post_x2 = pri_x2 + K2 * (raw_acc - H2 * pri_x2);
ojan 11:083c8c9a5b84 680 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 681 post_P2 = (I2 - K2 * H2) * pri_P2;
ojan 11:083c8c9a5b84 682 }
ojan 15:d14d385d37e2 683
ojan 15:d14d385d37e2 684
ojan 11:083c8c9a5b84 685 // 地磁気
ojan 11:083c8c9a5b84 686 {
ojan 11:083c8c9a5b84 687 // ヤコビアンの更新
ojan 13:df1e8a650185 688 float f1[49] = {
ojan 15:d14d385d37e2 689 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 690 -(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 691 (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 692 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 693 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
ojan 15:d14d385d37e2 694 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
ojan 13:df1e8a650185 695 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
ojan 11:083c8c9a5b84 696 };
ojan 15:d14d385d37e2 697
ojan 13:df1e8a650185 698 F1.SetComps(f1);
ojan 15:d14d385d37e2 699
ojan 11:083c8c9a5b84 700 // 事前推定値の更新
ojan 13:df1e8a650185 701 //pri_x1 = F1 * post_x1;
ojan 13:df1e8a650185 702 float pri_x1_vals[7] = {
ojan 15:d14d385d37e2 703 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 704 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 705 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 706 post_x1.GetComp(4),
ojan 15:d14d385d37e2 707 post_x1.GetComp(5),
ojan 15:d14d385d37e2 708 post_x1.GetComp(6),
ojan 13:df1e8a650185 709 post_x1.GetComp(7)
ojan 13:df1e8a650185 710 };
ojan 15:d14d385d37e2 711
ojan 13:df1e8a650185 712 pri_x1.SetComps(pri_x1_vals);
ojan 15:d14d385d37e2 713
ojan 11:083c8c9a5b84 714 // 事前誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 715 pri_P1 = F1 * post_P1 * F1.Transpose() + R1;
ojan 15:d14d385d37e2 716
ojan 11:083c8c9a5b84 717 // カルマンゲインの計算
ojan 11:083c8c9a5b84 718 S1 = Q1 + H1 * pri_P1 * H1.Transpose();
ojan 13:df1e8a650185 719 static float det;
ojan 11:083c8c9a5b84 720 if((det = S1.Inverse(S_inv1)) >= 0.0f) {
ojan 11:083c8c9a5b84 721 pc.printf("E:%.3f\r\n", det);
ojan 11:083c8c9a5b84 722 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 723 }
ojan 15:d14d385d37e2 724 K1 = pri_P1 * H1.Transpose() * S_inv1;
ojan 15:d14d385d37e2 725
ojan 11:083c8c9a5b84 726 // 事後推定値の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 727 post_x1 = pri_x1 + K1 * (raw_geomag - H1 * pri_x1);
ojan 11:083c8c9a5b84 728 // 事後誤差分散行列の更新
ojan 11:083c8c9a5b84 729 post_P1 = (I1 - K1 * H1) * pri_P1;
ojan 3:5358a691a100 730 }
ojan 3:5358a691a100 731 }
ojan 3:5358a691a100 732
ojan 17:03b45055ca05 733 /** GPS座標から距離を算出
ojan 17:03b45055ca05 734 * @param 座標1（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 735 * @param 座標2（経度、緯度）（rad）
ojan 17:03b45055ca05 736 *
ojan 17:03b45055ca05 737 * @return 2点間の距離（m）
ojan 17:03b45055ca05 738 */
ojan 15:d14d385d37e2 739 float Distance(Vector p1, Vector p2)
ojan 15:d14d385d37e2 740 {
ojan 25:4c72d7420d8a 741 static float mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 742 static float s_mu_y;
ojan 25:4c72d7420d8a 743 static float w;
ojan 25:4c72d7420d8a 744 static float m;
ojan 25:4c72d7420d8a 745 static float n;
ojan 25:4c72d7420d8a 746 static float d1;
ojan 25:4c72d7420d8a 747 static float d2;
ojan 25:4c72d7420d8a 748
ojan 9:6d4578dcc1ed 749 if(p1.GetDim() != p2.GetDim()) return 0.0f;
ojan 15:d14d385d37e2 750
ojan 25:4c72d7420d8a 751 mu_y = (p1.GetComp(2) + p2.GetComp(2)) * 0.5f;
ojan 25:4c72d7420d8a 752 s_mu_y = sin(mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 753 w = sqrt(1 - GPS_SQ_E * s_mu_y * s_mu_y);
ojan 25:4c72d7420d8a 754 m = GPS_A * (1 - GPS_SQ_E) / (w * w * w);
ojan 25:4c72d7420d8a 755 n = GPS_A / w;
ojan 25:4c72d7420d8a 756 d1 = m * (p1.GetComp(2) - p2.GetComp(2));
ojan 25:4c72d7420d8a 757 d2 = n * cos(mu_y) * (p1.GetComp(1) - p2.GetComp(1));
ojan 15:d14d385d37e2 758
ojan 9:6d4578dcc1ed 759 return sqrt(d1 * d1 + d2 * d2);
ojan 9:6d4578dcc1ed 760 }
ojan 9:6d4578dcc1ed 761
ojan 14:f85cb5340cb8 762 /** 投下を検知する関数
ojan 15:d14d385d37e2 763 *
ojan 14:f85cb5340cb8 764 * @return 投下されたかどうか（true=投下　false=未投下
ojan 15:d14d385d37e2 765 *
ojan 17:03b45055ca05 766 */
ojan 20:00afba164688 767 bool Thrown()
ojan 15:d14d385d37e2 768 {
ojan 14:f85cb5340cb8 769 static int opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 770 static int g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 771 static int para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 772
ojan 14:f85cb5340cb8 773 if(optSensor.read_u16() > BorderOpt) opt_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 774 else opt_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 775 if(vrt_acc < BorderGravity) g_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 776 else g_count = 0;
ojan 14:f85cb5340cb8 777 if((int)paraSensor == BorderParafoil) para_count++;
ojan 14:f85cb5340cb8 778 else para_count = 0;
ojan 15:d14d385d37e2 779
ojan 14:f85cb5340cb8 780 if(opt_count >= MaxCount || g_count >= MaxCount || para_count >= MaxCount) {
ojan 14:f85cb5340cb8 781 return true;
ojan 14:f85cb5340cb8 782 }
ojan 15:d14d385d37e2 783
ojan 14:f85cb5340cb8 784 return false;
ojan 15:d14d385d37e2 785
ojan 14:f85cb5340cb8 786 }
ojan 14:f85cb5340cb8 787
ojan 23:79cdc1432160 788 /* ------------------------------ 割り込み関数 ------------------------------ */
ojan 23:79cdc1432160 789
ojan 20:00afba164688 790 /** データ取得＆更新関数
ojan 20:00afba164688 791 *
ojan 20:00afba164688 792 */
ojan 20:00afba164688 793 void DataUpdate()
ojan 15:d14d385d37e2 794 {
ojan 4:45dc5590abc0 795 // センサーの値を更新
ojan 4:45dc5590abc0 796 mpu.read();
ojan 4:45dc5590abc0 797 hmc.read();
ojan 15:d14d385d37e2 798
ojan 4:45dc5590abc0 799 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 4:45dc5590abc0 800 raw_acc.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.acc[i] * ACC_LSB_TO_G);
ojan 4:45dc5590abc0 801 raw_gyro.SetComp(i+1, (float)mpu.data.value.gyro[i] * GYRO_LSB_TO_DEG * DEG_TO_RAD);
ojan 4:45dc5590abc0 802 raw_geomag.SetComp(i+1, (float)hmc.data.value[i] * MAG_LSB_TO_GAUSS);
ojan 4:45dc5590abc0 803 }
ojan 15:d14d385d37e2 804
ojan 14:f85cb5340cb8 805 Vector delta_g = Cross(raw_gyro, raw_g); // Δg = ω × g
ojan 4:45dc5590abc0 806 raw_g = 0.9f * (raw_g - delta_g * dt) + 0.1f * raw_acc.Normalize(); // 相補フィルタ
ojan 4:45dc5590abc0 807 raw_g = raw_g.Normalize();
ojan 15:d14d385d37e2 808
ojan 4:45dc5590abc0 809 KalmanUpdate();
ojan 15:d14d385d37e2 810
ojan 4:45dc5590abc0 811 // LPS25Hによる気圧の取得は10Hz
ojan 4:45dc5590abc0 812 lps_cnt = (lps_cnt+1)%10;
ojan 4:45dc5590abc0 813 if(lps_cnt == 0) {
ojan 4:45dc5590abc0 814 raw_press = (float)lps.pressure() * PRES_LSB_TO_HPA;
ojan 24:8838be99cec3 815 raw_temp = TempLsbToDeg(lps.temperature());
ojan 4:45dc5590abc0 816 }
ojan 15:d14d385d37e2 817
ojan 24:8838be99cec3 818 if(INT_flag) {
ojan 4:45dc5590abc0 819 g = raw_g;
ojan 4:45dc5590abc0 820 for(int i=0; i<3; i++) {
ojan 11:083c8c9a5b84 821 geomag.SetComp(i+1, post_x1.GetComp(i+1));
ojan 4:45dc5590abc0 822 }
ojan 4:45dc5590abc0 823 acc = raw_acc;
ojan 4:45dc5590abc0 824 gyro = raw_gyro;
ojan 4:45dc5590abc0 825 press = raw_press;
ojan 23:79cdc1432160 826 temp = raw_temp;
ojan 15:d14d385d37e2 827
ojan 13:df1e8a650185 828 vrt_acc = raw_acc * raw_g;
ojan 15:d14d385d37e2 829
ojan 0:bc6f14fc60c7 830 }
ojan 3:5358a691a100 831 }
ojan 3:5358a691a100 832
ojan 14:f85cb5340cb8 833 /* ------------------------------ デバッグ用関数 ------------------------------ */
ojan 9:6d4578dcc1ed 834
ojan 15:d14d385d37e2 835 void toString(Matrix& m)
ojan 15:d14d385d37e2 836 {
ojan 15:d14d385d37e2 837
ojan 3:5358a691a100 838 for(int i=0; i<m.GetRow(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 839 for(int j=0; j<m.GetCol(); j++) {
ojan 3:5358a691a100 840 pc.printf("%.6f\t", m.GetComp(i+1, j+1));
ojan 3:5358a691a100 841 }
ojan 3:5358a691a100 842 pc.printf("\r\n");
ojan 3:5358a691a100 843 }
ojan 15:d14d385d37e2 844
ojan 3:5358a691a100 845 }
ojan 3:5358a691a100 846
ojan 15:d14d385d37e2 847 void toString(Vector& v)
ojan 15:d14d385d37e2 848 {
ojan 15:d14d385d37e2 849
ojan 3:5358a691a100 850 for(int i=0; i<v.GetDim(); i++) {
ojan 3:5358a691a100 851 pc.printf("%.6f\t", v.GetComp(i+1));
ojan 3:5358a691a100 852 }
ojan 3:5358a691a100 853 pc.printf("\r\n");
ojan 15:d14d385d37e2 854
ojan 0:bc6f14fc60c7 855 }