utils/GPSsmooth/gps_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 "gps.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 // gps data
  29 GPSTrack 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 bool inited = false;
  46
  47
  48 // The function htond is defined this way due to the way some
  49 // processors and OSes treat floating point values.  Some will raise
  50 // an exception whenever a "bad" floating point value is loaded into a
  51 // floating point register.  Solaris is notorious for this, but then
  52 // so is LynxOS on the PowerPC.  By translating the data in place,
  53 // there is no need to load a FP register with the "corruped" floating
  54 // point value.  By doing the BIG_ENDIAN test, I can optimize the
  55 // routine for big-endian processors so it can be as efficient as
  56 // possible
  57 static void htond (double &x)
  58 {
  59     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  60         int    *Double_Overlay;
  61         int     Holding_Buffer;
  62
  63         Double_Overlay = (int *) &x;
  64         Holding_Buffer = Double_Overlay [0];
  65
  66         Double_Overlay [0] = htonl (Double_Overlay [1]);
  67         Double_Overlay [1] = htonl (Holding_Buffer);
  68     } else {
  69         return;
  70     }
  71 }
  72
  73 // Float version
  74 static void htonf (float &x)
  75 {
  76     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  77         int    *Float_Overlay;
  78         int     Holding_Buffer;
  79
  80         Float_Overlay = (int *) &x;
  81         Holding_Buffer = Float_Overlay [0];
  82
  83         Float_Overlay [0] = htonl (Holding_Buffer);
  84     } else {
  85         return;
  86     }
  87 }
  88
  89
  90 static void gps2fg( const GPSPoint p, FGNetFDM *fdm, FGNetCtrls *ctrls )
  91 {
  92     unsigned int i;
  93
  94     static double last_psi;
  95     static double last_alt;
  96     static double phi_filter = 0.0;
  97     static double theta_filter = 0.0;
  98
  99     // Nan-be-gone
 100     if ( phi_filter != phi_filter ) {
 101         phi_filter = 0.0;
 102     }
 103     if ( theta_filter != theta_filter ) {
 104         theta_filter = 0.0;
 105     }
 106
 107     // Version sanity checking
 108     fdm->version = FG_NET_FDM_VERSION;
 109
 110     // Aero parameters
 111     fdm->longitude = p.lon_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 112     fdm->latitude = p.lat_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 113     fdm->altitude = p.altitude_msl;
 114     fdm->agl = -9999.0;
 115     fdm->psi = p.course_true; // heading
 116
 117     double diff = p.course_true - last_psi;
 118     if ( diff < -SGD_PI ) { diff += 2.0*SGD_PI; }
 119     if ( diff > SGD_PI ) { diff -= 2.0*SGD_PI; }
 120     double phi = diff * 100.0;
 121     if ( phi > 0.5*SGD_PI ) { phi = 0.5*SGD_PI; }
 122     if ( phi < -0.5*SGD_PI ) { phi = -0.5*SGD_PI; }
 123     phi_filter = 0.99*phi_filter + 0.01*phi;
 124     fdm->phi = phi_filter;
 125     last_psi = p.course_true;
 126     // cout << p.course_true << endl;
 127
 128     diff = p.altitude_msl - last_alt;
 129     if ( diff < -SGD_PI ) { diff += 2.0*SGD_PI; }
 130     if ( diff > SGD_PI ) { diff -= 2.0*SGD_PI; }
 131     double theta = diff * 2.0;
 132     if ( theta > 0.5*SGD_PI ) { theta = 0.5*SGD_PI; }
 133     if ( theta < -0.5*SGD_PI ) { theta = -0.5*SGD_PI; }
 134     theta_filter = 0.99*theta_filter + 0.01*theta;
 135     fdm->theta = theta_filter;
 136     last_alt = p.altitude_msl;
 137
 138     fdm->phidot = 0.0;
 139     fdm->thetadot = 0.0;
 140     fdm->psidot = 0.0;
 141     fdm->vcas = p.speed_kts;
 142     fdm->climb_rate = 0; // fps
 143     // cout << "climb rate = " << aero->hdota << endl;
 144     fdm->v_north = 0.0;
 145     fdm->v_east = 0.0;
 146     fdm->v_down = 0.0;
 147     fdm->v_wind_body_north = 0.0;
 148     fdm->v_wind_body_east = 0.0;
 149     fdm->v_wind_body_down = 0.0;
 150     fdm->stall_warning = 0.0;
 151
 152     fdm->A_X_pilot = 0.0;
 153     fdm->A_Y_pilot = 0.0;
 154     fdm->A_Z_pilot = 0.0 /* (should be -G) */;
 155
 156     // Engine parameters
 157     fdm->num_engines = 1;
 158     fdm->eng_state[0] = 2;
 159     // cout << "state = " << fdm->eng_state[0] << endl;
 160     double rpm = ((p.speed_kts - 15.0) / 65.0) * 2000.0 + 500.0;
 161     if ( rpm < 0.0 ) { rpm = 0.0; }
 162     if ( rpm > 3000.0 ) { rpm = 3000.0; }
 163     fdm->rpm[0] = rpm;
 164
 165     fdm->fuel_flow[0] = 0.0;
 166     fdm->egt[0] = 0.0;
 167     // cout << "egt = " << aero->EGT << endl;
 168     fdm->oil_temp[0] = 0.0;
 169     fdm->oil_px[0] = 0.0;
 170
 171     // Consumables
 172     fdm->num_tanks = 2;
 173     fdm->fuel_quantity[0] = 0.0;
 174     fdm->fuel_quantity[1] = 0.0;
 175
 176     // Gear and flaps
 177     fdm->num_wheels = 3;
 178     fdm->wow[0] = 0;
 179     fdm->wow[1] = 0;
 180     fdm->wow[2] = 0;
 181
 182     // the following really aren't used in this context
 183     fdm->cur_time = 0;
 184     fdm->warp = 0;
 185     fdm->visibility = 0;
 186
 187     // cout << "Flap deflection = " << aero->dflap << endl;
 188     fdm->left_flap = 0.0;
 189     fdm->right_flap = 0.0;
 190
 191     fdm->elevator = -theta_filter * 5.0;
 192     fdm->elevator_trim_tab = 0.0;
 193     fdm->left_flap = 0.0;
 194     fdm->right_flap = 0.0;
 195     fdm->left_aileron = phi_filter * 1.5;
 196     fdm->right_aileron = phi_filter * 1.5;
 197     fdm->rudder = 0.0;
 198     fdm->nose_wheel = 0.0;
 199     fdm->speedbrake = 0.0;
 200     fdm->spoilers = 0.0;
 201
 202     // Convert the net buffer to network format
 203     fdm->version = htonl(fdm->version);
 204
 205     htond(fdm->longitude);
 206     htond(fdm->latitude);
 207     htond(fdm->altitude);
 208     htonf(fdm->agl);
 209     htonf(fdm->phi);
 210     htonf(fdm->theta);
 211     htonf(fdm->psi);
 212     htonf(fdm->alpha);
 213     htonf(fdm->beta);
 214
 215     htonf(fdm->phidot);
 216     htonf(fdm->thetadot);
 217     htonf(fdm->psidot);
 218     htonf(fdm->vcas);
 219     htonf(fdm->climb_rate);
 220     htonf(fdm->v_north);
 221     htonf(fdm->v_east);
 222     htonf(fdm->v_down);
 223     htonf(fdm->v_wind_body_north);
 224     htonf(fdm->v_wind_body_east);
 225     htonf(fdm->v_wind_body_down);
 226
 227     htonf(fdm->A_X_pilot);
 228     htonf(fdm->A_Y_pilot);
 229     htonf(fdm->A_Z_pilot);
 230
 231     htonf(fdm->stall_warning);
 232     htonf(fdm->slip_deg);
 233
 234     for ( i = 0; i < fdm->num_engines; ++i ) {
 235         fdm->eng_state[i] = htonl(fdm->eng_state[i]);
 236         htonf(fdm->rpm[i]);
 237         htonf(fdm->fuel_flow[i]);
 238         htonf(fdm->egt[i]);
 239         htonf(fdm->cht[i]);
 240         htonf(fdm->mp_osi[i]);
 241         htonf(fdm->tit[i]);
 242         htonf(fdm->oil_temp[i]);
 243         htonf(fdm->oil_px[i]);
 244     }
 245     fdm->num_engines = htonl(fdm->num_engines);
 246
 247     for ( i = 0; i < fdm->num_tanks; ++i ) {
 248         htonf(fdm->fuel_quantity[i]);
 249     }
 250     fdm->num_tanks = htonl(fdm->num_tanks);
 251
 252     for ( i = 0; i < fdm->num_wheels; ++i ) {
 253         fdm->wow[i] = htonl(fdm->wow[i]);
 254         htonf(fdm->gear_pos[i]);
 255         htonf(fdm->gear_steer[i]);
 256         htonf(fdm->gear_compression[i]);
 257     }
 258     fdm->num_wheels = htonl(fdm->num_wheels);
 259
 260     fdm->cur_time = htonl( fdm->cur_time );
 261     fdm->warp = htonl( fdm->warp );
 262     htonf(fdm->visibility);
 263
 264     htonf(fdm->elevator);
 265     htonf(fdm->elevator_trim_tab);
 266     htonf(fdm->left_flap);
 267     htonf(fdm->right_flap);
 268     htonf(fdm->left_aileron);
 269     htonf(fdm->right_aileron);
 270     htonf(fdm->rudder);
 271     htonf(fdm->nose_wheel);
 272     htonf(fdm->speedbrake);
 273     htonf(fdm->spoilers);
 274 }
 275
 276
 277 static void send_data( const GPSPoint p ) {
 278     int len;
 279     int ctrlsize = sizeof( FGNetCtrls );
 280     int fdmsize = sizeof( FGNetFDM );
 281
 282     // cout << "Running main loop" << endl;
 283
 284     FGNetFDM fgfdm;
 285     FGNetCtrls fgctrls;
 286
 287     gps2fg( p, &fgfdm, &fgctrls );
 288     len = fdm_sock.send(&fgfdm, fdmsize, 0);
 289 }
 290
 291
 292 void usage( const string &argv0 ) {
 293     cout << "Usage: " << argv0 << endl;
 294     cout << "\t[ --help ]" << endl;
 295     cout << "\t[ --file <file_name>" << endl;
 296     cout << "\t[ --hertz <hertz> ]" << endl;
 297     cout << "\t[ --host <hostname> ]" << endl;
 298     cout << "\t[ --broadcast ]" << endl;
 299     cout << "\t[ --fdm-port <fdm output port #> ]" << endl;
 300     cout << "\t[ --ctrls-port <ctrls output port #> ]" << endl;
 301 }
 302
 303
 304 int main( int argc, char **argv ) {
 305     double hertz = 60.0;
 306     string out_host = "localhost";
 307     bool do_broadcast = false;
 308
 309     // process command line arguments
 310     for ( int i = 1; i < argc; ++i ) {
 311         if ( strcmp( argv[i], "--help" ) == 0 ) {
 312             usage( argv[0] );
 313             exit( 0 );
 314         } else if ( strcmp( argv[i], "--hertz" ) == 0 ) {
 315             ++i;
 316             if ( i < argc ) {
 317                 hertz = atof( argv[i] );
 318             } else {
 319                 usage( argv[0] );
 320                 exit( -1 );
 321             }
 322         } else if ( strcmp( argv[i], "--file" ) == 0 ) {
 323             ++i;
 324             if ( i < argc ) {
 325                 file = argv[i];
 326             } else {
 327                 usage( argv[0] );
 328                 exit( -1 );
 329             }
 330         } else if ( strcmp( argv[i], "--host" ) == 0 ) {
 331             ++i;
 332             if ( i < argc ) {
 333                 out_host = argv[i];
 334             } else {
 335                 usage( argv[0] );
 336                 exit( -1 );
 337             }
 338         } else if ( strcmp( argv[i], "--broadcast" ) == 0 ) {
 339           do_broadcast = true;
 340         } else if ( strcmp( argv[i], "--fdm-port" ) == 0 ) {
 341             ++i;
 342             if ( i < argc ) {
 343                 fdm_port = atoi( argv[i] );
 344             } else {
 345                 usage( argv[0] );
 346                 exit( -1 );
 347             }
 348         } else if ( strcmp( argv[i], "--ctrls-port" ) == 0 ) {
 349             ++i;
 350             if ( i < argc ) {
 351                 ctrls_port = atoi( 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.size() << " records." << endl;
 369
 370     // Setup up outgoing network connections
 371
 372     netInit( &argc,argv ); // We must call this before any other net stuff
 373
 374     if ( ! fdm_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 375         cout << "error opening fdm output socket" << endl;
 376         return -1;
 377     }
 378     if ( ! ctrls_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 379         cout << "error opening ctrls output socket" << endl;
 380         return -1;
 381     }
 382     cout << "open net channels" << endl;
 383
 384     fdm_sock.setBlocking( false );
 385     ctrls_sock.setBlocking( false );
 386     cout << "blocking false" << endl;
 387
 388     if ( do_broadcast ) {
 389         fdm_sock.setBroadcast( true );
 390         ctrls_sock.setBroadcast( true );
 391     }
 392
 393     if ( fdm_sock.connect( out_host.c_str(), fdm_port ) == -1 ) {
 394         perror("connect");
 395         cout << "error connecting to outgoing fdm port: " << out_host
 396              << ":" << fdm_port << endl;
 397         return -1;
 398     }
 399     cout << "connected outgoing fdm socket" << endl;
 400
 401     if ( ctrls_sock.connect( out_host.c_str(), ctrls_port ) == -1 ) {
 402         perror("connect");
 403         cout << "error connecting to outgoing ctrls port: " << out_host
 404              << ":" << ctrls_port << endl;
 405         return -1;
 406     }
 407     cout << "connected outgoing ctrls socket" << endl;
 408
 409     int size = track.size();
 410
 411     double current_time = track.get_point(0).get_time();
 412     cout << "Track begin time is " << current_time << endl;
 413     double end_time = track.get_point(size-1).get_time();
 414     cout << "Track end time is " << end_time << endl;
 415     cout << "Duration = " << end_time - current_time << endl;
 416
 417     double frame_us = 1000000.0 / hertz;
 418     if ( frame_us < 0.0 ) {
 419         frame_us = 0.0;
 420     }
 421
 422     SGTimeStamp start_time;
 423     start_time.stamp();
 424     int count = 0;
 425
 426     GPSPoint p, p0, p1;
 427     p0 = p1 = track.get_point( 0 );
 428
 429     while ( current_time < end_time ) {
 430         // cout << "current_time = " << current_time << " end_time = "
 431         //      << end_time << endl;
 432
 433         if ( current_time > p1.get_time() ) {
 434             p0 = p1;
 435             ++count;
 436             // cout << "count = " << count << endl;
 437             p1 = track.get_point( count );
 438         }
 439         // cout << "p0 = " << p0.get_time() << " p1 = " << p1.get_time()
 440         //      << endl;
 441
 442         double percent;
 443         if ( fabs(p1.get_time() - p0.get_time()) < 0.0001 ) {
 444             percent = 0.0;
 445         } else {
 446             percent =
 447                 (current_time - p0.get_time()) /
 448                 (p1.get_time() - p0.get_time());
 449         }
 450         // cout << "Percent = " << percent << endl;
 451
 452         GPSPoint p = GPSInterpolate( p0, p1, percent );
 453         // cout << current_time << " " << p0.lat_deg << ", " << p0.lon_deg << endl;
 454         // cout << current_time << " " << p1.lat_deg << ", " << p1.lon_deg << endl;
 455         cout << current_time << " " << p.lat_deg << ", " << p.lon_deg << endl;
 456
 457         send_data( p );
 458
 459         // Update the elapsed time.
 460         static bool first_time = true;
 461         if ( first_time ) {
 462             last_time_stamp.stamp();
 463             first_time = false;
 464         }
 465
 466         current_time_stamp.stamp();
 467         /* Convert to ms */
 468         double elapsed_us = current_time_stamp - last_time_stamp;
 469         if ( elapsed_us < (frame_us - 2000) ) {
 470             double requested_us = (frame_us - elapsed_us) - 2000 ;
 471             ulMilliSecondSleep ( (int)(requested_us / 1000.0) ) ;
 472         }
 473         current_time_stamp.stamp();
 474         while ( current_time_stamp - last_time_stamp < frame_us ) {
 475             current_time_stamp.stamp();
 476         }
 477
 478         current_time += (frame_us / 1000000.0);
 479         last_time_stamp = current_time_stamp;
 480     }
 481
 482     cout << "Processed " << count << " entries in "
 483          << current_time_stamp - start_time << " seconds." << endl;
 484
 485     return 0;
 486 }