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