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