utils/GPSsmooth/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;
 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     // Convert the net buffer to network format
 192     fdm->version = htonl(fdm->version);
 193
 194     htond(fdm->longitude);
 195     htond(fdm->latitude);
 196     htond(fdm->altitude);
 197     htonf(fdm->agl);
 198     htonf(fdm->phi);
 199     htonf(fdm->theta);
 200     htonf(fdm->psi);
 201     htonf(fdm->alpha);
 202     htonf(fdm->beta);
 203
 204     htonf(fdm->phidot);
 205     htonf(fdm->thetadot);
 206     htonf(fdm->psidot);
 207     htonf(fdm->vcas);
 208     htonf(fdm->climb_rate);
 209     htonf(fdm->v_north);
 210     htonf(fdm->v_east);
 211     htonf(fdm->v_down);
 212     htonf(fdm->v_wind_body_north);
 213     htonf(fdm->v_wind_body_east);
 214     htonf(fdm->v_wind_body_down);
 215
 216     htonf(fdm->A_X_pilot);
 217     htonf(fdm->A_Y_pilot);
 218     htonf(fdm->A_Z_pilot);
 219
 220     htonf(fdm->stall_warning);
 221     htonf(fdm->slip_deg);
 222
 223     for ( i = 0; i < fdm->num_engines; ++i ) {
 224         fdm->eng_state[i] = htonl(fdm->eng_state[i]);
 225         htonf(fdm->rpm[i]);
 226         htonf(fdm->fuel_flow[i]);
 227         htonf(fdm->egt[i]);
 228         htonf(fdm->cht[i]);
 229         htonf(fdm->mp_osi[i]);
 230         htonf(fdm->tit[i]);
 231         htonf(fdm->oil_temp[i]);
 232         htonf(fdm->oil_px[i]);
 233     }
 234     fdm->num_engines = htonl(fdm->num_engines);
 235
 236     for ( i = 0; i < fdm->num_tanks; ++i ) {
 237         htonf(fdm->fuel_quantity[i]);
 238     }
 239     fdm->num_tanks = htonl(fdm->num_tanks);
 240
 241     for ( i = 0; i < fdm->num_wheels; ++i ) {
 242         fdm->wow[i] = htonl(fdm->wow[i]);
 243         htonf(fdm->gear_pos[i]);
 244         htonf(fdm->gear_steer[i]);
 245         htonf(fdm->gear_compression[i]);
 246     }
 247     fdm->num_wheels = htonl(fdm->num_wheels);
 248
 249     fdm->cur_time = htonl( fdm->cur_time );
 250     fdm->warp = htonl( fdm->warp );
 251     htonf(fdm->visibility);
 252
 253     htonf(fdm->elevator);
 254     htonf(fdm->elevator_trim_tab);
 255     htonf(fdm->left_flap);
 256     htonf(fdm->right_flap);
 257     htonf(fdm->left_aileron);
 258     htonf(fdm->right_aileron);
 259     htonf(fdm->rudder);
 260     htonf(fdm->nose_wheel);
 261     htonf(fdm->speedbrake);
 262     htonf(fdm->spoilers);
 263 }
 264
 265
 266 static void send_data( const GPSPoint p ) {
 267     int len;
 268     int ctrlsize = sizeof( FGNetCtrls );
 269     int fdmsize = sizeof( FGNetFDM );
 270
 271     // cout << "Running main loop" << endl;
 272
 273     FGNetFDM fgfdm;
 274     FGNetCtrls fgctrls;
 275
 276     gps2fg( p, &fgfdm, &fgctrls );
 277     len = fdm_sock.send(&fgfdm, fdmsize, 0);
 278 }
 279
 280
 281 void usage( const string &argv0 ) {
 282     cout << "Usage: " << argv0 << endl;
 283     cout << "\t[ --help ]" << endl;
 284     cout << "\t[ --file <file_name>" << endl;
 285     cout << "\t[ --hertz <hertz> ]" << endl;
 286     cout << "\t[ --host <hostname> ]" << endl;
 287     cout << "\t[ --broadcast ]" << endl;
 288     cout << "\t[ --fdm-port <fdm output port #> ]" << endl;
 289     cout << "\t[ --ctrls-port <ctrls output port #> ]" << endl;
 290 }
 291
 292
 293 int main( int argc, char **argv ) {
 294     double hertz = 60.0;
 295     string out_host = "localhost";
 296     bool do_broadcast = false;
 297
 298     // process command line arguments
 299     for ( int i = 1; i < argc; ++i ) {
 300         if ( strcmp( argv[i], "--help" ) == 0 ) {
 301             usage( argv[0] );
 302             exit( 0 );
 303         } else if ( strcmp( argv[i], "--hertz" ) == 0 ) {
 304             ++i;
 305             if ( i < argc ) {
 306                 hertz = atof( argv[i] );
 307             } else {
 308                 usage( argv[0] );
 309                 exit( -1 );
 310             }
 311         } else if ( strcmp( argv[i], "--file" ) == 0 ) {
 312             ++i;
 313             if ( i < argc ) {
 314                 file = argv[i];
 315             } else {
 316                 usage( argv[0] );
 317                 exit( -1 );
 318             }
 319         } else if ( strcmp( argv[i], "--host" ) == 0 ) {
 320             ++i;
 321             if ( i < argc ) {
 322                 out_host = argv[i];
 323             } else {
 324                 usage( argv[0] );
 325                 exit( -1 );
 326             }
 327         } else if ( strcmp( argv[i], "--broadcast" ) == 0 ) {
 328           do_broadcast = true;
 329         } else if ( strcmp( argv[i], "--fdm-port" ) == 0 ) {
 330             ++i;
 331             if ( i < argc ) {
 332                 fdm_port = atoi( argv[i] );
 333             } else {
 334                 usage( argv[0] );
 335                 exit( -1 );
 336             }
 337         } else if ( strcmp( argv[i], "--ctrls-port" ) == 0 ) {
 338             ++i;
 339             if ( i < argc ) {
 340                 ctrls_port = atoi( argv[i] );
 341             } else {
 342                 usage( argv[0] );
 343                 exit( -1 );
 344             }
 345         } else {
 346             usage( argv[0] );
 347             exit( -1 );
 348         }
 349     }
 350
 351     // Load the track data
 352     if ( file == "" ) {
 353         cout << "No track file specified" << endl;
 354         exit(-1);
 355     }
 356     track.load( file );
 357     cout << "Loaded " << track.size() << " records." << endl;
 358
 359     // Setup up outgoing network connections
 360
 361     netInit( &argc,argv ); // We must call this before any other net stuff
 362
 363     if ( ! fdm_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 364         cout << "error opening fdm output socket" << endl;
 365         return -1;
 366     }
 367     if ( ! ctrls_sock.open( false ) ) {  // open a UDP socket
 368         cout << "error opening ctrls output socket" << endl;
 369         return -1;
 370     }
 371     cout << "open net channels" << endl;
 372
 373     fdm_sock.setBlocking( false );
 374     ctrls_sock.setBlocking( false );
 375     cout << "blocking false" << endl;
 376
 377     if ( do_broadcast ) {
 378         fdm_sock.setBroadcast( true );
 379         ctrls_sock.setBroadcast( true );
 380     }
 381
 382     if ( fdm_sock.connect( out_host.c_str(), fdm_port ) == -1 ) {
 383         perror("connect");
 384         cout << "error connecting to outgoing fdm port: " << out_host
 385              << ":" << fdm_port << endl;
 386         return -1;
 387     }
 388     cout << "connected outgoing fdm socket" << endl;
 389
 390     if ( ctrls_sock.connect( out_host.c_str(), ctrls_port ) == -1 ) {
 391         perror("connect");
 392         cout << "error connecting to outgoing ctrls port: " << out_host
 393              << ":" << ctrls_port << endl;
 394         return -1;
 395     }
 396     cout << "connected outgoing ctrls socket" << endl;
 397
 398     int size = track.size();
 399
 400     double current_time = track.get_point(0).get_time();
 401     cout << "Track begin time is " << current_time << endl;
 402     double end_time = track.get_point(size-1).get_time();
 403     cout << "Track end time is " << end_time << endl;
 404     cout << "Duration = " << end_time - current_time << endl;
 405
 406     double frame_us = 1000000.0 / hertz;
 407     if ( frame_us < 0.0 ) {
 408         frame_us = 0.0;
 409     }
 410
 411     SGTimeStamp start_time;
 412     start_time.stamp();
 413     int count = 0;
 414
 415     GPSPoint p, p0, p1;
 416     p0 = p1 = track.get_point( 0 );
 417
 418     while ( current_time < end_time ) {
 419         // cout << "current_time = " << current_time << " end_time = "
 420         //      << end_time << endl;
 421
 422         if ( current_time > p1.get_time() ) {
 423             p0 = p1;
 424             ++count;
 425             // cout << "count = " << count << endl;
 426             p1 = track.get_point( count );
 427         }
 428         // cout << "p0 = " << p0.get_time() << " p1 = " << p1.get_time()
 429         //      << endl;
 430
 431         double percent =
 432             (current_time - p0.get_time()) /
 433             (p1.get_time() - p0.get_time());
 434         // cout << "Percent = " << percent << endl;
 435
 436         GPSPoint p = GPSInterpolate( p0, p1, percent );
 437         cout << current_time << " " << p.lat_deg << ", " << p.lon_deg << endl;
 438
 439         send_data( p );
 440
 441         // Update the elapsed time.
 442         static bool first_time = true;
 443         if ( first_time ) {
 444             last_time_stamp.stamp();
 445             first_time = false;
 446         }
 447
 448         current_time_stamp.stamp();
 449         /* Convert to ms */
 450         double elapsed_us = current_time_stamp - last_time_stamp;
 451         if ( elapsed_us < (frame_us - 2000) ) {
 452             double requested_us = (frame_us - elapsed_us) - 2000 ;
 453             ulMilliSecondSleep ( (int)(requested_us / 1000.0) ) ;
 454         }
 455         current_time_stamp.stamp();
 456         while ( current_time_stamp - last_time_stamp < frame_us ) {
 457             current_time_stamp.stamp();
 458         }
 459
 460         current_time += (frame_us / 1000000.0);
 461         last_time_stamp = current_time_stamp;
 462     }
 463
 464     cout << "Processed " << count << " entries in "
 465          << current_time_stamp - start_time << " seconds." << endl;
 466
 467     return 0;
 468 }