utils/GPSsmooth/gps_main.cxx

   1 #ifdef HAVE_CONFIG_H
   2 #  include <config.h>
   3 #endif
   4
   5 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
   6 #  include <windows.h>
   7 #else
   8 #  include <netinet/in.h>       // htonl() ntohl()
   9 #endif
  10
  11 #include <iostream>
  12 #include <string>
  13
  14 #include <plib/sg.h>
  15
  16 #include <simgear/io/lowlevel.hxx> // endian tests
  17 #include <simgear/io/raw_socket.hxx>
  18 #include <simgear/timing/timestamp.hxx>
  19
  20 #include <Network/net_ctrls.hxx>
  21 #include <Network/net_fdm.hxx>
  22
  23 #include "gps.hxx"
  24
  25
  26 using std::cout;
  27 using std::endl;
  28 using std::string;
  29
  30
  31 // Network channels
  32 static simgear::Socket fdm_sock, ctrls_sock;
  33
  34 // gps data
  35 GPSTrack track;
  36
  37 // Default ports
  38 static int fdm_port = 5505;
  39 static int ctrls_port = 5506;
  40
  41 // Default path
  42 static string file = "";
  43
  44 // Master time counter
  45 float sim_time = 0.0f;
  46
  47 // sim control
  48 SGTimeStamp last_time_stamp;
  49 SGTimeStamp current_time_stamp;
  50
  51 bool inited = false;
  52
  53
  54 // The function htond is defined this way due to the way some
  55 // processors and OSes treat floating point values.  Some will raise
  56 // an exception whenever a "bad" floating point value is loaded into a
  57 // floating point register.  Solaris is notorious for this, but then
  58 // so is LynxOS on the PowerPC.  By translating the data in place,
  59 // there is no need to load a FP register with the "corruped" floating
  60 // point value.  By doing the BIG_ENDIAN test, I can optimize the
  61 // routine for big-endian processors so it can be as efficient as
  62 // possible
  63 static void htond (double &x)
  64 {
  65     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  66         int    *Double_Overlay;
  67         int     Holding_Buffer;
  68
  69         Double_Overlay = (int *) &x;
  70         Holding_Buffer = Double_Overlay [0];
  71
  72         Double_Overlay [0] = htonl (Double_Overlay [1]);
  73         Double_Overlay [1] = htonl (Holding_Buffer);
  74     } else {
  75         return;
  76     }
  77 }
  78
  79 // Float version
  80 static void htonf (float &x)
  81 {
  82     if ( sgIsLittleEndian() ) {
  83         int    *Float_Overlay;
  84         int     Holding_Buffer;
  85
  86         Float_Overlay = (int *) &x;
  87         Holding_Buffer = Float_Overlay [0];
  88
  89         Float_Overlay [0] = htonl (Holding_Buffer);
  90     } else {
  91         return;
  92     }
  93 }
  94
  95
  96 static void gps2fg( const GPSPoint p, FGNetFDM *fdm, FGNetCtrls *ctrls )
  97 {
  98     unsigned int i;
  99
 100     static double last_psi;
 101     static double last_alt;
 102     static double phi_filter = 0.0;
 103     static double theta_filter = 0.0;
 104
 105     // Nan-be-gone
 106     if ( phi_filter != phi_filter ) {
 107         phi_filter = 0.0;
 108     }
 109     if ( theta_filter != theta_filter ) {
 110         theta_filter = 0.0;
 111     }
 112
 113     // Version sanity checking
 114     fdm->version = FG_NET_FDM_VERSION;
 115
 116     // Aero parameters
 117     fdm->longitude = p.lon_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 118     fdm->latitude = p.lat_deg * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 119     fdm->altitude = p.altitude_msl;
 120     fdm->agl = -9999.0;
 121     fdm->psi = p.course_true; // heading
 122
 123     double diff = p.course_true - last_psi;
 124     if ( diff < -SGD_PI ) { diff += 2.0*SGD_PI; }
 125     if ( diff > SGD_PI ) { diff -= 2.0*SGD_PI; }
 126     double phi = diff * 100.0;
 127     if ( phi > 0.5*SGD_PI ) { phi = 0.5*SGD_PI; }
 128     if ( phi < -0.5*SGD_PI ) { phi = -0.5*SGD_PI; }
 129     phi_filter = 0.99*phi_filter + 0.01*phi;
 130     fdm->phi = phi_filter;
 131     last_psi = p.course_true;
 132     // cout << p.course_true << endl;
 133
 134     diff = p.altitude_msl - last_alt;
 135     if ( diff < -SGD_PI ) { diff += 2.0*SGD_PI; }
 136     if ( diff > SGD_PI ) { diff -= 2.0*SGD_PI; }
 137     double theta = diff * 2.0;
 138     if ( theta > 0.5*SGD_PI ) { theta = 0.5*SGD_PI; }
 139     if ( theta < -0.5*SGD_PI ) { theta = -0.5*SGD_PI; }
 140     theta_filter = 0.99*theta_filter + 0.01*theta;
 141     fdm->theta = theta_filter;
 142     last_alt = p.altitude_msl;
 143
 144     fdm->phidot = 0.0;
 145     fdm->thetadot = 0.0;
 146     fdm->psidot = 0.0;
 147     fdm->vcas = p.speed_kts;
 148     fdm->climb_rate = 0; // fps
 149     // cout << "climb rate = " << aero->hdota << endl;
 150     fdm->v_north = 0.0;
 151     fdm->v_east = 0.0;
 152     fdm->v_down = 0.0;
 153     fdm->v_body_u = 0.0;
 154     fdm->v_body_v = 0.0;
 155     fdm->v_body_w = 0.0;
 156     fdm->stall_warning = 0.0;
 157
 158     fdm->A_X_pilot = 0.0;
 159     fdm->A_Y_pilot = 0.0;
 160     fdm->A_Z_pilot = 0.0 /* (should be -G) */;
 161
 162     // Engine parameters
 163     fdm->num_engines = 1;
 164     fdm->eng_state[0] = 2;
 165     // cout << "state = " << fdm->eng_state[0] << endl;
 166     double rpm = ((p.speed_kts - 15.0) / 65.0) * 2000.0 + 500.0;
 167     if ( rpm < 0.0 ) { rpm = 0.0; }
 168     if ( rpm > 3000.0 ) { rpm = 3000.0; }
 169     fdm->rpm[0] = rpm;
 170
 171     fdm->fuel_flow[0] = 0.0;
 172     fdm->egt[0] = 0.0;
 173     // cout << "egt = " << aero->EGT << endl;
 174     fdm->oil_temp[0] = 0.0;
 175     fdm->oil_px[0] = 0.0;
 176
 177     // Consumables
 178     fdm->num_tanks = 2;
 179     fdm->fuel_quantity[0] = 0.0;
 180     fdm->fuel_quantity[1] = 0.0;
 181
 182     // Gear and flaps
 183     fdm->num_wheels = 3;
 184     fdm->wow[0] = 0;
 185     fdm->wow[1] = 0;
 186     fdm->wow[2] = 0;
 187
 188     // the following really aren't used in this context
 189     fdm->cur_time = 0;
 190     fdm->warp = 0;
 191     fdm->visibility = 0;
 192
 193     // cout << "Flap deflection = " << aero->dflap << endl;
 194     fdm->left_flap = 0.0;
 195     fdm->right_flap = 0.0;
 196
 197     fdm->elevator = -theta_filter * 5.0;
 198     fdm->elevator_trim_tab = 0.0;
 199     fdm->left_flap = 0.0;
 200     fdm->right_flap = 0.0;
 201     fdm->left_aileron = phi_filter * 1.5;
 202     fdm->right_aileron = phi_filter * 1.5;
 203     fdm->rudder = 0.0;
 204     fdm->nose_wheel = 0.0;
 205     fdm->speedbrake = 0.0;
 206     fdm->spoilers = 0.0;
 207
 208     // Convert the net buffer to network format
 209     fdm->version = htonl(fdm->version);
 210
 211     htond(fdm->longitude);
 212     htond(fdm->latitude);
 213     htond(fdm->altitude);
 214     htonf(fdm->agl);
 215     htonf(fdm->phi);
 216     htonf(fdm->theta);
 217     htonf(fdm->psi);
 218     htonf(fdm->alpha);
 219     htonf(fdm->beta);
 220
 221     htonf(fdm->phidot);
 222     htonf(fdm->thetadot);
 223     htonf(fdm->psidot);
 224     htonf(fdm->vcas);
 225     htonf(fdm->climb_rate);
 226     htonf(fdm->v_north);
 227     htonf(fdm->v_east);
 228     htonf(fdm->v_down);
 229     htonf(fdm->v_body_u);
 230     htonf(fdm->v_body_v);
 231     htonf(fdm->v_body_w);
 232
 233     htonf(fdm->A_X_pilot);
 234     htonf(fdm->A_Y_pilot);
 235     htonf(fdm->A_Z_pilot);
 236
 237     htonf(fdm->stall_warning);
 238     htonf(fdm->slip_deg);
 239
 240     for ( i = 0; i < fdm->num_engines; ++i ) {
 241         fdm->eng_state[i] = htonl(fdm->eng_state[i]);
 242         htonf(fdm->rpm[i]);
 243         htonf(fdm->fuel_flow[i]);
 244         htonf(fdm->egt[i]);
 245         htonf(fdm->cht[i]);
 246         htonf(fdm->mp_osi[i]);
 247         htonf(fdm->tit[i]);
 248         htonf(fdm->oil_temp[i]);
 249         htonf(fdm->oil_px[i]);
 250     }
 251     fdm->num_engines = htonl(fdm->num_engines);
 252
 253     for ( i = 0; i < fdm->num_tanks; ++i ) {
 254         htonf(fdm->fuel_quantity[i]);
 255     }
 256     fdm->num_tanks = htonl(fdm->num_tanks);
 257
 258     for ( i = 0; i < fdm->num_wheels; ++i ) {
 259         fdm->wow[i] = htonl(fdm->wow[i]);
 260         htonf(fdm->gear_pos[i]);
 261         htonf(fdm->gear_steer[i]);
 262         htonf(fdm->gear_compression[i]);
 263     }
 264     fdm->num_wheels = htonl(fdm->num_wheels);
 265
 266     fdm->cur_time = htonl( fdm->cur_time );
 267     fdm->warp = htonl( fdm->warp );
 268     htonf(fdm->visibility);
 269
 270     htonf(fdm->elevator);
 271     htonf(fdm->elevator_trim_tab);
 272     htonf(fdm->left_flap);
 273     htonf(fdm->right_flap);
 274     htonf(fdm->left_aileron);
 275     htonf(fdm->right_aileron);
 276     htonf(fdm->rudder);
 277     htonf(fdm->nose_wheel);
 278     htonf(fdm->speedbrake);
 279     htonf(fdm->spoilers);
 280 }
 281
 282
 283 static void send_data( const GPSPoint p ) {
 284 //    int ctrlsize = sizeof( FGNetCtrls );
 285     int fdmsize = sizeof( FGNetFDM );
 286
 287     // cout << "Running main loop" << endl;
 288
 289     FGNetFDM fgfdm;
 290     FGNetCtrls fgctrls;
 291
 292     gps2fg( p, &fgfdm, &fgctrls );
 293     fdm_sock.send(&fgfdm, fdmsize, 0);
 294 }
 295
 296
 297 void usage( const string &argv0 ) {
 298     cout << "Usage: " << argv0 << endl;
 299     cout << "\t[ --help ]" << endl;
 300     cout << "\t[ --file <file_name>" << endl;
 301     cout << "\t[ --hertz <hertz> ]" << endl;
 302     cout << "\t[ --host <hostname> ]" << endl;
 303     cout << "\t[ --broadcast ]" << endl;
 304     cout << "\t[ --fdm-port <fdm output port #> ]" << endl;
 305     cout << "\t[ --ctrls-port <ctrls output port #> ]" << endl;
 306 }
 307
 308
 309 int main( int argc, char **argv ) {
 310     double hertz = 60.0;
 311     string out_host = "localhost";
 312     bool do_broadcast = false;
 313
 314     // process command line arguments
 315     for ( int i = 1; i < argc; ++i ) {
 316         if ( strcmp( argv[i], "--help" ) == 0 ) {
 317             usage( argv[0] );
 318             exit( 0 );
 319         } else if ( strcmp( argv[i], "--hertz" ) == 0 ) {
 320             ++i;
 321             if ( i < argc ) {
 322                 hertz = atof( argv[i] );
 323             } else {
 324                 usage( argv[0] );
 325                 exit( -1 );
 326             }
 327         } else if ( strcmp( argv[i], "--file" ) == 0 ) {
 328             ++i;
 329             if ( i < argc ) {
 330                 file = argv[i];
 331             } else {
 332                 usage( argv[0] );
 333                 exit( -1 );
 334             }
 335         } else if ( strcmp( argv[i], "--host" ) == 0 ) {
 336             ++i;
 337             if ( i < argc ) {
 338                 out_host = argv[i];
 339             } else {
 340                 usage( argv[0] );
 341                 exit( -1 );
 342             }
 343         } else if ( strcmp( argv[i], "--broadcast" ) == 0 ) {
 344           do_broadcast = true;
 345         } else if ( strcmp( argv[i], "--fdm-port" ) == 0 ) {
 346             ++i;
 347             if ( i < argc ) {
 348                 fdm_port = atoi( argv[i] );
 349             } else {
 350                 usage( argv[0] );
 351                 exit( -1 );
 352             }
 353         } else if ( strcmp( argv[i], "--ctrls-port" ) == 0 ) {
 354             ++i;
 355             if ( i < argc ) {
 356                 ctrls_port = atoi( argv[i] );
 357             } else {
 358                 usage( argv[0] );
 359                 exit( -1 );
 360             }
 361         } else {
 362             usage( argv[0] );
 363             exit( -1 );
 364         }
 365     }
 366
 367     // Load the track data
 368     if ( file == "" ) {
 369         cout << "No track file specified" << endl;
 370         exit(-1);
 371     }
 372     track.load( file );
 373     cout << "Loaded " << track.size() << " records." << endl;
 374
 375     // Setup up outgoing network connections
 376
 377     simgear::Socket::initSockets(); // We must call this before any other net stuff
 378
 379     if ( ! fdm_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 380         cout << "error opening fdm output socket" << endl;
 381         return -1;
 382     }
 383     if ( ! ctrls_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 384         cout << "error opening ctrls output socket" << endl;
 385         return -1;
 386     }
 387     cout << "open net channels" << endl;
 388
 389     fdm_sock.setBlocking( false );
 390     ctrls_sock.setBlocking( false );
 391     cout << "blocking false" << endl;
 392
 393     if ( do_broadcast ) {
 394         fdm_sock.setBroadcast( true );
 395         ctrls_sock.setBroadcast( true );
 396     }
 397
 398     if ( fdm_sock.connect( out_host.c_str(), fdm_port ) == -1 ) {
 399         perror("connect");
 400         cout << "error connecting to outgoing fdm port: " << out_host
 401              << ":" << fdm_port << endl;
 402         return -1;
 403     }
 404     cout << "connected outgoing fdm socket" << endl;
 405
 406     if ( ctrls_sock.connect( out_host.c_str(), ctrls_port ) == -1 ) {
 407         perror("connect");
 408         cout << "error connecting to outgoing ctrls port: " << out_host
 409              << ":" << ctrls_port << endl;
 410         return -1;
 411     }
 412     cout << "connected outgoing ctrls socket" << endl;
 413
 414     int size = track.size();
 415
 416     double current_time = track.get_point(0).get_time();
 417     cout << "Track begin time is " << current_time << endl;
 418     double end_time = track.get_point(size-1).get_time();
 419     cout << "Track end time is " << end_time << endl;
 420     cout << "Duration = " << end_time - current_time << endl;
 421
 422     double frame_us = 1000000.0 / hertz;
 423     if ( frame_us < 0.0 ) {
 424         frame_us = 0.0;
 425     }
 426
 427     SGTimeStamp start_time;
 428     start_time.stamp();
 429     int count = 0;
 430
 431     GPSPoint p, p0, p1;
 432     p0 = p1 = track.get_point( 0 );
 433
 434     while ( current_time < end_time ) {
 435         // cout << "current_time = " << current_time << " end_time = "
 436         //      << end_time << endl;
 437
 438         if ( current_time > p1.get_time() ) {
 439             p0 = p1;
 440             ++count;
 441             // cout << "count = " << count << endl;
 442             p1 = track.get_point( count );
 443         }
 444         // cout << "p0 = " << p0.get_time() << " p1 = " << p1.get_time()
 445         //      << endl;
 446
 447         double percent;
 448         if ( fabs(p1.get_time() - p0.get_time()) < 0.0001 ) {
 449             percent = 0.0;
 450         } else {
 451             percent =
 452                 (current_time - p0.get_time()) /
 453                 (p1.get_time() - p0.get_time());
 454         }
 455         // cout << "Percent = " << percent << endl;
 456
 457         GPSPoint p = GPSInterpolate( p0, p1, percent );
 458         // cout << current_time << " " << p0.lat_deg << ", " << p0.lon_deg << endl;
 459         // cout << current_time << " " << p1.lat_deg << ", " << p1.lon_deg << endl;
 460         cout << current_time << " " << p.lat_deg << ", " << p.lon_deg << endl;
 461
 462         send_data( p );
 463
 464         // Update the elapsed time.
 465         static bool first_time = true;
 466         if ( first_time ) {
 467             last_time_stamp.stamp();
 468             first_time = false;
 469         }
 470
 471         current_time_stamp.stamp();
 472         /* Convert to ms */
 473         double elapsed_us = (current_time_stamp - last_time_stamp).toUSecs();
 474         if ( elapsed_us < (frame_us - 2000) ) {
 475             double requested_us = (frame_us - elapsed_us) - 2000 ;
 476             ulMilliSecondSleep ( (int)(requested_us / 1000.0) ) ;
 477         }
 478         current_time_stamp.stamp();
 479         while ( (current_time_stamp - last_time_stamp).toUSecs() < frame_us ) {
 480             current_time_stamp.stamp();
 481         }
 482
 483         current_time += (frame_us / 1000000.0);
 484         last_time_stamp = current_time_stamp;
 485     }
 486
 487     cout << "Processed " << count << " entries in "
 488          << current_time_stamp - start_time << " seconds." << endl;
 489
 490     return 0;
 491 }