utils/GPSsmooth/MIDG_main.cxx

   1 #ifdef HAVE_CONFIG_H
   2 #  include <config.h>
   3 #endif
   4
   5 #include <iostream>
   6 #include <string>
   7
   8 #include <plib/net.h>
   9 #include <plib/sg.h>
  10
  11 #include <simgear/constants.h>
  12 #include <simgear/io/lowlevel.hxx> // endian tests
  13 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  14 #include <simgear/timing/timestamp.hxx>
  15
  16 #include <Network/net_ctrls.hxx>
  17 #include <Network/net_fdm.hxx>
  18
  19 #include "MIDG-II.hxx"
  20
  21
  22 SG_USING_STD(cout);
  23 SG_USING_STD(endl);
  24 SG_USING_STD(string);
  25
  26
  27 // Network channels
  28 static netSocket fdm_sock, ctrls_sock;
  29
  30 // midg data
  31 MIDGTrack track;
  32
  33 // Default ports
  34 static int fdm_port = 5505;
  35 static int ctrls_port = 5506;
  36
  37 // Default path
  38 static string file = "";
  39
  40 // Master time counter
  41 float sim_time = 0.0f;
  42 double frame_us = 0.0f;
  43
  44 // sim control
  45 SGTimeStamp last_time_stamp;
  46 SGTimeStamp current_time_stamp;
  47
  48 // altitude offset
  49 double alt_offset = 0.0;
  50
  51 // skip initial seconds
  52 double skip = 0.0;
  53
  54 // for speed estimate
  55 // double last_lat = 0.0, last_lon = 0.0;
  56 // double kts_filter = 0.0;
  57
  58 bool inited = false;
  59
  60
  61 // The function htond is defined this way due to the way some
  62 // processors and OSes treat floating point values.  Some will raise
  63 // an exception whenever a "bad" floating point value is loaded into a
  64 // floating point register.  Solaris is notorious for this, but then
  65 // so is LynxOS on the PowerPC.  By translating the data in place,
  66 // there is no need to load a FP register with the "corruped" floating
  67 // point value.  By doing the BIG_ENDIAN test, I can optimize the
  68 // routine for big-endian processors so it can be as efficient as
  69 // possible
  70 static void htond (double &x)
  71 {
  72     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  73         int    *Double_Overlay;
  74         int     Holding_Buffer;
  75
  76         Double_Overlay = (int *) &x;
  77         Holding_Buffer = Double_Overlay [0];
  78
  79         Double_Overlay [0] = htonl (Double_Overlay [1]);
  80         Double_Overlay [1] = htonl (Holding_Buffer);
  81     } else {
  82         return;
  83     }
  84 }
  85
  86 // Float version
  87 static void htonf (float &x)
  88 {
  89     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  90         int    *Float_Overlay;
  91         int     Holding_Buffer;
  92
  93         Float_Overlay = (int *) &x;
  94         Holding_Buffer = Float_Overlay [0];
  95
  96         Float_Overlay [0] = htonl (Holding_Buffer);
  97     } else {
  98         return;
  99     }
 100 }
 101
 102
 103 static void midg2fg( const MIDGpos pos, const MIDGatt att,
 104                      FGNetFDM *fdm, FGNetCtrls *ctrls )
 105 {
 106     unsigned int i;
 107
 108     // Version sanity checking
 109     fdm->version = FG_NET_FDM_VERSION;
 110
 111     // Aero parameters
 112     fdm->longitude = pos.lon_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 113     fdm->latitude = pos.lat_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 114     fdm->altitude = pos.altitude_msl + alt_offset;
 115     fdm->agl = -9999.0;
 116     fdm->psi = att.yaw_rad; // heading
 117     fdm->phi = att.roll_rad; // roll
 118     fdm->theta = att.pitch_rad; // pitch;
 119
 120     fdm->phidot = 0.0;
 121     fdm->thetadot = 0.0;
 122     fdm->psidot = 0.0;
 123
 124     // estimate speed
 125     // double az1, az2, dist;
 126     // geo_inverse_wgs_84( pos.altitude_msl, last_lat, last_lon,
 127     //                     pos.lat_deg, pos.lon_deg, &az1, &az2, &dist );
 128     // double v_ms = dist / (frame_us / 1000000);
 129     // double v_kts = v_ms * SG_METER_TO_NM * 3600;
 130     // kts_filter = (0.99 * kts_filter) + (0.01 * v_kts);
 131     fdm->vcas = pos.speed_kts;
 132     // last_lat = pos.lat_deg;
 133     // last_lon = pos.lon_deg;
 134     // cout << "kts_filter = " << kts_filter << " vel = " << pos.speed_kts << endl;
 135
 136     fdm->climb_rate = 0; // fps
 137     // cout << "climb rate = " << aero->hdota << endl;
 138     fdm->v_north = 0.0;
 139     fdm->v_east = 0.0;
 140     fdm->v_down = 0.0;
 141     fdm->v_wind_body_north = 0.0;
 142     fdm->v_wind_body_east = 0.0;
 143     fdm->v_wind_body_down = 0.0;
 144     fdm->stall_warning = 0.0;
 145
 146     fdm->A_X_pilot = 0.0;
 147     fdm->A_Y_pilot = 0.0;
 148     fdm->A_Z_pilot = 0.0 /* (should be -G) */;
 149
 150     // Engine parameters
 151     fdm->num_engines = 1;
 152     fdm->eng_state[0] = 2;
 153     // cout << "state = " << fdm->eng_state[0] << endl;
 154     double rpm = ((pos.speed_kts - 15.0) / 65.0) * 2000.0 + 500.0;
 155     if ( rpm < 0.0 ) { rpm = 0.0; }
 156     if ( rpm > 3000.0 ) { rpm = 3000.0; }
 157     fdm->rpm[0] = rpm;
 158
 159     fdm->fuel_flow[0] = 0.0;
 160     fdm->egt[0] = 0.0;
 161     // cout << "egt = " << aero->EGT << endl;
 162     fdm->oil_temp[0] = 0.0;
 163     fdm->oil_px[0] = 0.0;
 164
 165     // Consumables
 166     fdm->num_tanks = 2;
 167     fdm->fuel_quantity[0] = 0.0;
 168     fdm->fuel_quantity[1] = 0.0;
 169
 170     // Gear and flaps
 171     fdm->num_wheels = 3;
 172     fdm->wow[0] = 0;
 173     fdm->wow[1] = 0;
 174     fdm->wow[2] = 0;
 175
 176     // the following really aren't used in this context
 177     fdm->cur_time = 0;
 178     fdm->warp = 0;
 179     fdm->visibility = 0;
 180
 181     // cout << "Flap deflection = " << aero->dflap << endl;
 182     fdm->left_flap = 0.0;
 183     fdm->right_flap = 0.0;
 184
 185     fdm->elevator = -fdm->theta * 1.0;
 186     fdm->elevator_trim_tab = 0.0;
 187     fdm->left_flap = 0.0;
 188     fdm->right_flap = 0.0;
 189     fdm->left_aileron = fdm->phi * 1.0;
 190     fdm->right_aileron = -fdm->phi * 1.0;
 191     fdm->rudder = 0.0;
 192     fdm->nose_wheel = 0.0;
 193     fdm->speedbrake = 0.0;
 194     fdm->spoilers = 0.0;
 195
 196     // Convert the net buffer to network format
 197     fdm->version = htonl(fdm->version);
 198
 199     htond(fdm->longitude);
 200     htond(fdm->latitude);
 201     htond(fdm->altitude);
 202     htonf(fdm->agl);
 203     htonf(fdm->phi);
 204     htonf(fdm->theta);
 205     htonf(fdm->psi);
 206     htonf(fdm->alpha);
 207     htonf(fdm->beta);
 208
 209     htonf(fdm->phidot);
 210     htonf(fdm->thetadot);
 211     htonf(fdm->psidot);
 212     htonf(fdm->vcas);
 213     htonf(fdm->climb_rate);
 214     htonf(fdm->v_north);
 215     htonf(fdm->v_east);
 216     htonf(fdm->v_down);
 217     htonf(fdm->v_wind_body_north);
 218     htonf(fdm->v_wind_body_east);
 219     htonf(fdm->v_wind_body_down);
 220
 221     htonf(fdm->A_X_pilot);
 222     htonf(fdm->A_Y_pilot);
 223     htonf(fdm->A_Z_pilot);
 224
 225     htonf(fdm->stall_warning);
 226     htonf(fdm->slip_deg);
 227
 228     for ( i = 0; i < fdm->num_engines; ++i ) {
 229         fdm->eng_state[i] = htonl(fdm->eng_state[i]);
 230         htonf(fdm->rpm[i]);
 231         htonf(fdm->fuel_flow[i]);
 232         htonf(fdm->egt[i]);
 233         htonf(fdm->cht[i]);
 234         htonf(fdm->mp_osi[i]);
 235         htonf(fdm->tit[i]);
 236         htonf(fdm->oil_temp[i]);
 237         htonf(fdm->oil_px[i]);
 238     }
 239     fdm->num_engines = htonl(fdm->num_engines);
 240
 241     for ( i = 0; i < fdm->num_tanks; ++i ) {
 242         htonf(fdm->fuel_quantity[i]);
 243     }
 244     fdm->num_tanks = htonl(fdm->num_tanks);
 245
 246     for ( i = 0; i < fdm->num_wheels; ++i ) {
 247         fdm->wow[i] = htonl(fdm->wow[i]);
 248         htonf(fdm->gear_pos[i]);
 249         htonf(fdm->gear_steer[i]);
 250         htonf(fdm->gear_compression[i]);
 251     }
 252     fdm->num_wheels = htonl(fdm->num_wheels);
 253
 254     fdm->cur_time = htonl( fdm->cur_time );
 255     fdm->warp = htonl( fdm->warp );
 256     htonf(fdm->visibility);
 257
 258     htonf(fdm->elevator);
 259     htonf(fdm->elevator_trim_tab);
 260     htonf(fdm->left_flap);
 261     htonf(fdm->right_flap);
 262     htonf(fdm->left_aileron);
 263     htonf(fdm->right_aileron);
 264     htonf(fdm->rudder);
 265     htonf(fdm->nose_wheel);
 266     htonf(fdm->speedbrake);
 267     htonf(fdm->spoilers);
 268 }
 269
 270
 271 static void send_data( const MIDGpos pos, const MIDGatt att ) {
 272     int len;
 273     int fdmsize = sizeof( FGNetFDM );
 274
 275     // cout << "Running main loop" << endl;
 276
 277     FGNetFDM fgfdm;
 278     FGNetCtrls fgctrls;
 279
 280     midg2fg( pos, att, &fgfdm, &fgctrls );
 281     len = fdm_sock.send(&fgfdm, fdmsize, 0);
 282 }
 283
 284
 285 void usage( const string &argv0 ) {
 286     cout << "Usage: " << argv0 << endl;
 287     cout << "\t[ --help ]" << endl;
 288     cout << "\t[ --file <file_name>" << endl;
 289     cout << "\t[ --hertz <hertz> ]" << endl;
 290     cout << "\t[ --host <hostname> ]" << endl;
 291     cout << "\t[ --broadcast ]" << endl;
 292     cout << "\t[ --fdm-port <fdm output port #> ]" << endl;
 293     cout << "\t[ --ctrls-port <ctrls output port #> ]" << endl;
 294     cout << "\t[ --altitude-offset <meters> ]" << endl;
 295     cout << "\t[ --skip-seconds <seconds> ]" << endl;
 296 }
 297
 298
 299 int main( int argc, char **argv ) {
 300     double hertz = 60.0;
 301     string out_host = "localhost";
 302     bool do_broadcast = false;
 303
 304     // process command line arguments
 305     for ( int i = 1; i < argc; ++i ) {
 306         if ( strcmp( argv[i], "--help" ) == 0 ) {
 307             usage( argv[0] );
 308             exit( 0 );
 309         } else if ( strcmp( argv[i], "--hertz" ) == 0 ) {
 310             ++i;
 311             if ( i < argc ) {
 312                 hertz = atof( argv[i] );
 313             } else {
 314                 usage( argv[0] );
 315                 exit( -1 );
 316             }
 317         } else if ( strcmp( argv[i], "--file" ) == 0 ) {
 318             ++i;
 319             if ( i < argc ) {
 320                 file = argv[i];
 321             } else {
 322                 usage( argv[0] );
 323                 exit( -1 );
 324             }
 325         } else if ( strcmp( argv[i], "--host" ) == 0 ) {
 326             ++i;
 327             if ( i < argc ) {
 328                 out_host = argv[i];
 329             } else {
 330                 usage( argv[0] );
 331                 exit( -1 );
 332             }
 333         } else if ( strcmp( argv[i], "--broadcast" ) == 0 ) {
 334           do_broadcast = true;
 335         } else if ( strcmp( argv[i], "--fdm-port" ) == 0 ) {
 336             ++i;
 337             if ( i < argc ) {
 338                 fdm_port = atoi( argv[i] );
 339             } else {
 340                 usage( argv[0] );
 341                 exit( -1 );
 342             }
 343         } else if ( strcmp( argv[i], "--ctrls-port" ) == 0 ) {
 344             ++i;
 345             if ( i < argc ) {
 346                 ctrls_port = atoi( argv[i] );
 347             } else {
 348                 usage( argv[0] );
 349                 exit( -1 );
 350             }
 351         } else if ( strcmp( argv[i], "--altitude-offset" ) == 0 ) {
 352             ++i;
 353             if ( i < argc ) {
 354                 alt_offset = atof( argv[i] );
 355             } else {
 356                 usage( argv[0] );
 357                 exit( -1 );
 358             }
 359         } else if ( strcmp( argv[i], "--skip-seconds" ) == 0 ) {
 360             ++i;
 361             if ( i < argc ) {
 362                 skip = atof( argv[i] );
 363             } else {
 364                 usage( argv[0] );
 365                 exit( -1 );
 366             }
 367         } else {
 368             usage( argv[0] );
 369             exit( -1 );
 370         }
 371     }
 372
 373     // Load the track data
 374     if ( file == "" ) {
 375         cout << "No track file specified" << endl;
 376         exit(-1);
 377     }
 378     track.load( file );
 379     cout << "Loaded " << track.pos_size() << " position records." << endl;
 380     cout << "Loaded " << track.att_size() << " attitude records." << endl;
 381
 382     // Setup up outgoing network connections
 383
 384     netInit( &argc,argv ); // We must call this before any other net stuff
 385
 386     if ( ! fdm_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 387         cout << "error opening fdm output socket" << endl;
 388         return -1;
 389     }
 390     if ( ! ctrls_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 391         cout << "error opening ctrls output socket" << endl;
 392         return -1;
 393     }
 394     cout << "open net channels" << endl;
 395
 396     fdm_sock.setBlocking( false );
 397     ctrls_sock.setBlocking( false );
 398     cout << "blocking false" << endl;
 399
 400     if ( do_broadcast ) {
 401         fdm_sock.setBroadcast( true );
 402         ctrls_sock.setBroadcast( true );
 403     }
 404
 405     if ( fdm_sock.connect( out_host.c_str(), fdm_port ) == -1 ) {
 406         perror("connect");
 407         cout << "error connecting to outgoing fdm port: " << out_host
 408              << ":" << fdm_port << endl;
 409         return -1;
 410     }
 411     cout << "connected outgoing fdm socket" << endl;
 412
 413     if ( ctrls_sock.connect( out_host.c_str(), ctrls_port ) == -1 ) {
 414         perror("connect");
 415         cout << "error connecting to outgoing ctrls port: " << out_host
 416              << ":" << ctrls_port << endl;
 417         return -1;
 418     }
 419     cout << "connected outgoing ctrls socket" << endl;
 420
 421     int size = track.pos_size();
 422
 423     double current_time = track.get_pospt(0).get_seconds();
 424     cout << "Track begin time is " << current_time << endl;
 425     double end_time = track.get_pospt(size-1).get_seconds();
 426     cout << "Track end time is " << end_time << endl;
 427     cout << "Duration = " << end_time - current_time << endl;
 428
 429     // advance skip seconds forward
 430     current_time += skip;
 431
 432     frame_us = 1000000.0 / hertz;
 433     if ( frame_us < 0.0 ) {
 434         frame_us = 0.0;
 435     }
 436
 437     SGTimeStamp start_time;
 438     start_time.stamp();
 439     int pos_count = 0;
 440     int att_count = 0;
 441
 442     MIDGpos pos0, pos1;
 443     pos0 = pos1 = track.get_pospt( 0 );
 444
 445     MIDGatt att0, att1;
 446     att0 = att1 = track.get_attpt( 0 );
 447
 448     while ( current_time < end_time ) {
 449         // cout << "current_time = " << current_time << " end_time = "
 450         //      << end_time << endl;
 451
 452         // Advance position pointer
 453         while ( current_time > pos1.get_seconds()
 454                 && pos_count < track.pos_size() )
 455         {
 456             pos0 = pos1;
 457             ++pos_count;
 458             // cout << "count = " << count << endl;
 459             pos1 = track.get_pospt( pos_count );
 460         }
 461         // cout << "p0 = " << p0.get_time() << " p1 = " << p1.get_time()
 462         //      << endl;
 463
 464         // Advance attitude pointer
 465         while ( current_time > att1.get_seconds()
 466                 && att_count < track.att_size() )
 467         {
 468             att0 = att1;
 469             ++att_count;
 470             // cout << "count = " << count << endl;
 471             att1 = track.get_attpt( att_count );
 472         }
 473         //  cout << "pos0 = " << pos0.get_seconds()
 474         // << " pos1 = " << pos1.get_seconds() << endl;
 475
 476         double pos_percent;
 477         if ( fabs(pos1.get_seconds() - pos0.get_seconds()) < 0.00001 ) {
 478             pos_percent = 0.0;
 479         } else {
 480             pos_percent =
 481                 (current_time - pos0.get_seconds()) /
 482                 (pos1.get_seconds() - pos0.get_seconds());
 483         }
 484         // cout << "Percent = " << percent << endl;
 485         double att_percent;
 486         if ( fabs(att1.get_seconds() - att0.get_seconds()) < 0.00001 ) {
 487             att_percent = 0.0;
 488         } else {
 489             att_percent =
 490                 (current_time - att0.get_seconds()) /
 491                 (att1.get_seconds() - att0.get_seconds());
 492         }
 493         // cout << "Percent = " << percent << endl;
 494
 495         MIDGpos pos = MIDGInterpPos( pos0, pos1, pos_percent );
 496         MIDGatt att = MIDGInterpAtt( att0, att1, att_percent );
 497         // cout << current_time << " " << p0.lat_deg << ", " << p0.lon_deg
 498         //      << endl;
 499         // cout << current_time << " " << p1.lat_deg << ", " << p1.lon_deg
 500         //      << endl;
 501         // cout << (double)current_time << " " << pos.lat_deg << ", "
 502         //      << pos.lon_deg << " " << att.yaw_deg << endl;
 503         printf( "%.3f  %.4f %.4f %.1f  %.2f %.2f %.2f\n",
 504                 current_time,
 505                 pos.lat_deg, pos.lon_deg, pos.altitude_msl,
 506                 att.yaw_rad * 180.0 / SG_PI,
 507                 att.pitch_rad * 180.0 / SG_PI,
 508                 att.roll_rad * 180.0 / SG_PI );
 509
 510         send_data( pos, att );
 511
 512         // Update the elapsed time.
 513         static bool first_time = true;
 514         if ( first_time ) {
 515             last_time_stamp.stamp();
 516             first_time = false;
 517         }
 518
 519         current_time_stamp.stamp();
 520         /* Convert to ms */
 521         double elapsed_us = current_time_stamp - last_time_stamp;
 522         if ( elapsed_us < (frame_us - 2000) ) {
 523             double requested_us = (frame_us - elapsed_us) - 2000 ;
 524             ulMilliSecondSleep ( (int)(requested_us / 1000.0) ) ;
 525         }
 526         current_time_stamp.stamp();
 527         while ( current_time_stamp - last_time_stamp < frame_us ) {
 528             current_time_stamp.stamp();
 529         }
 530
 531         current_time += (frame_us / 1000000.0);
 532         last_time_stamp = current_time_stamp;
 533     }
 534
 535     cout << "Processed " << pos_count << " entries in "
 536          << (current_time_stamp - start_time) / 1000000 << " seconds." << endl;
 537
 538     return 0;
 539 }