fly316/PX4-Autopilot
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Working and replay-tested altitude fusion

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Lorenz Meier
2014-09-02 15:37:18 +02:00
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commit 4c7cc10b62
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src/modules/ekf_att_pos_estimator/ekf_att_pos_estimator_main.cpp
+2 -2
View File
@@ -1370,7 +1370,7 @@ FixedwingEstimator::task_main()
_ekf->fuseRngData = true;
_ekf->useRangeFinder = true;
_ekf->RecallStates(_ekf->statesAtRngTime, (IMUmsec - 500.0f));
_ekf->FuseRangeFinder();
_ekf->GroundEKF();
}
@@ -1487,7 +1487,7 @@ FixedwingEstimator::task_main()
}
/* terrain altitude */
_global_pos.terrain_alt = _ekf->states[22];
_global_pos.terrain_alt = _ekf->hgtRef - _ekf->flowStates[1];
_global_pos.terrain_alt_valid = (_distance_last_valid > 0) &&
(hrt_elapsed_time(&_distance_last_valid) < 20 * 1000 * 1000);
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_23states.cpp
+418 -295
View File
@@ -50,7 +50,7 @@ AttPosEKF::AttPosEKF() :
statesAtMagMeasTime{},
statesAtVtasMeasTime{},
statesAtRngTime{},
statesAtOptFlowTime{},
statesAtFlowTime{},
correctedDelAng(),
correctedDelVel(),
summedDelAng(),
@@ -118,13 +118,13 @@ AttPosEKF::AttPosEKF() :
inhibitWindStates(true),
inhibitMagStates(true),
inhibitGndHgtState(true),
inhibitGndState(true),
onGround(true),
staticMode(true),
useAirspeed(true),
useCompass(true),
useRangeFinder(false),
useRangeFinder(true),
useOpticalFlow(false),
ekfDiverged(false),
@@ -132,7 +132,24 @@ AttPosEKF::AttPosEKF() :
current_ekf_state{},
last_ekf_error{},
numericalProtection(true),
storeIndex(0)
storeIndex(0),
storedOmega{},
Popt{},
flowStates{},
prevPosN(0.0f),
prevPosE(0.0f),
auxFlowObsInnov{},
auxFlowObsInnovVar{},
fScaleFactorVar(0.0f),
Tnb_flow{},
R_LOS(0.0f),
auxFlowTestRatio{},
auxRngTestRatio(0.0f),
flowInnovGate(0.0f),
auxFlowInnovGate(0.0f),
rngInnovGate(0.0f),
minFlowRng(0.0f),
moCompR_LOS(0.0f)
{
memset(&last_ekf_error, 0, sizeof(last_ekf_error));
memset(&current_ekf_state, 0, sizeof(current_ekf_state));
@@ -330,7 +347,7 @@ void AttPosEKF::CovariancePrediction(float dt)
} else {
for (uint8_t i=16; i<=21; i++) processNoise[i] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
if (!inhibitGndState) {
processNoise[22] = dt * sqrtf(sq(states[4]) + sq(states[5])) * gndHgtSigma;
} else {
processNoise[22] = 0;
@@ -1218,7 +1235,7 @@ void AttPosEKF::FuseVelposNED()
}
}
// Don't update terrain state if inhibited
if (inhibitGndHgtState) {
if (inhibitGndState) {
Kfusion[22] = 0;
}
@@ -1401,7 +1418,7 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[i] = 0;
}
}
if (!inhibitGndHgtState) {
if (!inhibitGndState) {
Kfusion[22] = SK_MX[0]*(P[22][19] + P[22][1]*SH_MAG[0] + P[22][3]*SH_MAG[2] + P[22][0]*SK_MX[3] - P[22][2]*SK_MX[2] - P[22][16]*SK_MX[1] + P[22][17]*SK_MX[5] - P[22][18]*SK_MX[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
@@ -1475,11 +1492,6 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[20] = 0;
Kfusion[21] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_MY[0]*(P[22][20] + P[22][0]*SH_MAG[2] + P[22][1]*SH_MAG[1] + P[22][2]*SH_MAG[0] - P[22][3]*SK_MY[2] - P[22][17]*SK_MY[1] - P[22][16]*SK_MY[3] + P[22][18]*SK_MY[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovMag[1] = 1.0f/SK_MY[0];
innovMag[1] = MagPred[1] - magData.y;
}
@@ -1550,11 +1562,6 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[20] = 0;
Kfusion[21] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_MZ[0]*(P[22][21] + P[22][0]*SH_MAG[1] + P[22][3]*SH_MAG[0] - P[22][1]*SK_MZ[2] + P[22][2]*SK_MZ[3] + P[22][18]*SK_MZ[1] + P[22][16]*SK_MZ[5] - P[22][17]*SK_MZ[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovMag[2] = 1.0f/SK_MZ[0];
innovMag[2] = MagPred[2] - magData.z;
@@ -1746,11 +1753,6 @@ void AttPosEKF::FuseAirspeed()
Kfusion[i] = 0;
}
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_TAS*(P[22][4]*SH_TAS[2] - P[22][14]*SH_TAS[2] + P[22][5]*SH_TAS[1] - P[22][15]*SH_TAS[1] + P[22][6]*vd*SH_TAS[0]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovVtas = 1.0f/SK_TAS;
// Calculate the measurement innovation
@@ -1882,8 +1884,11 @@ void AttPosEKF::FuseRangeFinder()
rngPred = (ptd - pd)/cosRngTilt;
innovRng = rngPred - rngMea;
// Check the innovation for consistency and don't fuse if > 5Sigma
if ((innovRng*innovRng*SK_RNG[0]) < 25)
// calculate the innovation consistency test ratio
auxRngTestRatio = sq(innovRng) / (sq(rngInnovGate) * varInnovRng);
// Check the innovation for consistency and don't fuse if out of bounds
if (auxRngTestRatio < 1.0f)
{
// correct the state vector
states[22] = states[22] - Kfusion[22] * innovRng;
@@ -1898,286 +1903,386 @@ void AttPosEKF::FuseRangeFinder()
void AttPosEKF::FuseOptFlow()
{
static uint8_t obsIndex;
static float SH_LOS[13];
static float SKK_LOS[15];
static float SK_LOS[2];
static float q0 = 0.0f;
static float q1 = 0.0f;
static float q2 = 0.0f;
static float q3 = 1.0f;
static float vn = 0.0f;
static float ve = 0.0f;
static float vd = 0.0f;
static float pd = 0.0f;
static float ptd = 0.0f;
static float R_LOS = 0.01f;
static float losPred[2];
// static uint8_t obsIndex;
// static float SH_LOS[13];
// static float SKK_LOS[15];
// static float SK_LOS[2];
// static float q0 = 0.0f;
// static float q1 = 0.0f;
// static float q2 = 0.0f;
// static float q3 = 1.0f;
// static float vn = 0.0f;
// static float ve = 0.0f;
// static float vd = 0.0f;
// static float pd = 0.0f;
// static float ptd = 0.0f;
// static float R_LOS = 0.01f;
// static float losPred[2];
// Transformation matrix from nav to body axes
Mat3f Tnb_local;
// Transformation matrix from body to sensor axes
// assume camera is aligned with Z body axis plus a misalignment
// defined by 3 small angles about X, Y and Z body axis
Mat3f Tbs;
Tbs.x.y = a3;
Tbs.y.x = -a3;
Tbs.x.z = -a2;
Tbs.z.x = a2;
Tbs.y.z = a1;
Tbs.z.y = -a1;
// Transformation matrix from navigation to sensor axes
Mat3f Tns;
float H_LOS[n_states];
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) {
H_LOS[i] = 0.0f;
// // Transformation matrix from nav to body axes
// Mat3f Tnb_local;
// // Transformation matrix from body to sensor axes
// // assume camera is aligned with Z body axis plus a misalignment
// // defined by 3 small angles about X, Y and Z body axis
// Mat3f Tbs;
// Tbs.x.y = a3;
// Tbs.y.x = -a3;
// Tbs.x.z = -a2;
// Tbs.z.x = a2;
// Tbs.y.z = a1;
// Tbs.z.y = -a1;
// // Transformation matrix from navigation to sensor axes
// Mat3f Tns;
// float H_LOS[n_states];
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) {
// H_LOS[i] = 0.0f;
// }
// Vector3f velNED_local;
// Vector3f relVelSensor;
// // Perform sequential fusion of optical flow measurements only when in the air and tilt is less than 30 deg.
// if (useOpticalFlow && (fuseOptFlowData || obsIndex == 1) && !onGround && Tbs.z.z > 0.866f && rngMea > 5.0f && rngMea < 39.0f)
// {
// // Sequential fusion of XY components to spread processing load across
// // two prediction time steps.
// // Calculate observation jacobians and Kalman gains
// if (fuseOptFlowData)
// {
// // Copy required states to local variable names
// q0 = statesAtOptFlowTime[0];
// q1 = statesAtOptFlowTime[1];
// q2 = statesAtOptFlowTime[2];
// q3 = statesAtOptFlowTime[3];
// vn = statesAtOptFlowTime[4];
// ve = statesAtOptFlowTime[5];
// vd = statesAtOptFlowTime[6];
// pd = statesAtOptFlowTime[9];
// ptd = statesAtOptFlowTime[22];
// velNED_local.x = vn;
// velNED_local.y = ve;
// velNED_local.z = vd;
// // calculate rotation from NED to body axes
// float q00 = sq(q0);
// float q11 = sq(q1);
// float q22 = sq(q2);
// float q33 = sq(q3);
// float q01 = q0 * q1;
// float q02 = q0 * q2;
// float q03 = q0 * q3;
// float q12 = q1 * q2;
// float q13 = q1 * q3;
// float q23 = q2 * q3;
// Tnb_local.x.x = q00 + q11 - q22 - q33;
// Tnb_local.y.y = q00 - q11 + q22 - q33;
// Tnb_local.z.z = q00 - q11 - q22 + q33;
// Tnb_local.y.x = 2*(q12 - q03);
// Tnb_local.z.x = 2*(q13 + q02);
// Tnb_local.x.y = 2*(q12 + q03);
// Tnb_local.z.y = 2*(q23 - q01);
// Tnb_local.x.z = 2*(q13 - q02);
// Tnb_local.y.z = 2*(q23 + q01);
// // calculate transformation from NED to sensor axes
// Tns = Tbs*Tnb_local;
// // calculate range from ground plain to centre of sensor fov assuming flat earth
// float range = ConstrainFloat(((ptd - pd)/Tns.z.z),0.5f,100.0f);
// // calculate relative velocity in sensor frame
// relVelSensor = Tns*velNED_local;
// // divide velocity by range and include angular rate effects to get predicted angular LOS rates relative to X and Y axes
// losPred[0] = relVelSensor.y/range;
// losPred[1] = -relVelSensor.x/range;
// //printf("relVelSensor.x=%5.1f, relVelSensor.y=%5.1f\n", relVelSensor.x, relVelSensor.y);
// //printf("Xpred=%5.2f, Xmea=%5.2f, Ypred=%5.2f, Ymea=%5.2f, delAng.x=%4.4f, delAng.y=%4.4f\n", losPred[0], losData[0], losPred[1], losData[1], delAng.x, delAng.y);
// //printf("omegaX=%5.2f, omegaY=%5.2f, velY=%5.1f velX=%5.1f\n, range=%5.1f\n", delAngRel.x/dt, delAngRel.y/dt, relVelSensor.y, relVelSensor.x, range);
// // Calculate observation jacobians
// SH_LOS[0] = a1*(2*q0*q1 + 2*q2*q3) + a2*(2*q0*q2 - 2*q1*q3) - sq(q0) + sq(q1) + sq(q2) - sq(q3);
// SH_LOS[1] = vd*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3)) - ve*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3)) + vn*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
// SH_LOS[2] = ve*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) - vd*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3)) + vn*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
// SH_LOS[3] = 1/(pd - ptd);
// SH_LOS[4] = 2*q1 - 2*a2*q3 + 2*a3*q2;
// SH_LOS[5] = 2*a2*q2 - 2*q0 + 2*a3*q3;
// SH_LOS[6] = 2*q2 + 2*a2*q0 - 2*a3*q1;
// SH_LOS[7] = 1/sq(pd - ptd);
// SH_LOS[8] = 2*q2 + 2*a1*q3 - 2*a3*q1;
// SH_LOS[9] = 2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a3*q0;
// SH_LOS[10] = 2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a3*q3;
// SH_LOS[11] = 2*q3 + 2*a2*q1 + 2*a3*q0;
// SH_LOS[12] = 2*q1 + 2*a1*q0 + 2*a3*q2;
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
// H_LOS[0] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
// H_LOS[1] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
// H_LOS[2] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3);
// H_LOS[3] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
// H_LOS[4] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
// H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3));
// H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3));
// H_LOS[9] = SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
// H_LOS[22] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
// // Calculate Kalman gain
// SKK_LOS[0] = a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3);
// SKK_LOS[1] = a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3);
// SKK_LOS[2] = a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3);
// SKK_LOS[3] = a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3);
// SKK_LOS[4] = a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3);
// SKK_LOS[5] = a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3);
// SKK_LOS[6] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
// SKK_LOS[7] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
// SKK_LOS[8] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
// SKK_LOS[9] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]);
// SKK_LOS[10] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
// SKK_LOS[11] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
// SKK_LOS[12] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
// SKK_LOS[13] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]);
// SKK_LOS[14] = SH_LOS[0];
// SK_LOS[0] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[8]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[1][0]*SKK_LOS[7] + P[2][0]*SKK_LOS[9] - P[3][0]*SKK_LOS[6] - P[9][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[7]*(P[0][1]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] + P[2][1]*SKK_LOS[9] - P[3][1]*SKK_LOS[6] - P[9][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[9]*(P[0][2]*SKK_LOS[8] + P[1][2]*SKK_LOS[7] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[3][2]*SKK_LOS[6] - P[9][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[6]*(P[0][3]*SKK_LOS[8] + P[1][3]*SKK_LOS[7] + P[2][3]*SKK_LOS[9] - P[3][3]*SKK_LOS[6] - P[9][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[8] + P[1][9]*SKK_LOS[7] + P[2][9]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SKK_LOS[6] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[8] + P[1][22]*SKK_LOS[7] + P[2][22]*SKK_LOS[9] - P[3][22]*SKK_LOS[6] - P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[8] + P[1][4]*SKK_LOS[7] + P[2][4]*SKK_LOS[9] - P[3][4]*SKK_LOS[6] - P[9][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[8] + P[1][5]*SKK_LOS[7] + P[2][5]*SKK_LOS[9] - P[3][5]*SKK_LOS[6] - P[9][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[8] + P[1][6]*SKK_LOS[7] + P[2][6]*SKK_LOS[9] - P[3][6]*SKK_LOS[6] - P[9][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]));
// Kfusion[0] = -SK_LOS[0]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[0][1]*SKK_LOS[7] - P[0][3]*SKK_LOS[6] + P[0][2]*SKK_LOS[9] - P[0][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[1] = -SK_LOS[0]*(P[1][0]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] - P[1][3]*SKK_LOS[6] + P[1][2]*SKK_LOS[9] - P[1][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[2] = -SK_LOS[0]*(P[2][0]*SKK_LOS[8] + P[2][1]*SKK_LOS[7] - P[2][3]*SKK_LOS[6] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[2][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[3] = -SK_LOS[0]*(P[3][0]*SKK_LOS[8] + P[3][1]*SKK_LOS[7] - P[3][3]*SKK_LOS[6] + P[3][2]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[4] = -SK_LOS[0]*(P[4][0]*SKK_LOS[8] + P[4][1]*SKK_LOS[7] - P[4][3]*SKK_LOS[6] + P[4][2]*SKK_LOS[9] - P[4][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[5] = -SK_LOS[0]*(P[5][0]*SKK_LOS[8] + P[5][1]*SKK_LOS[7] - P[5][3]*SKK_LOS[6] + P[5][2]*SKK_LOS[9] - P[5][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[6] = -SK_LOS[0]*(P[6][0]*SKK_LOS[8] + P[6][1]*SKK_LOS[7] - P[6][3]*SKK_LOS[6] + P[6][2]*SKK_LOS[9] - P[6][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[7] = -SK_LOS[0]*(P[7][0]*SKK_LOS[8] + P[7][1]*SKK_LOS[7] - P[7][3]*SKK_LOS[6] + P[7][2]*SKK_LOS[9] - P[7][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[8] = -SK_LOS[0]*(P[8][0]*SKK_LOS[8] + P[8][1]*SKK_LOS[7] - P[8][3]*SKK_LOS[6] + P[8][2]*SKK_LOS[9] - P[8][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[9] = -SK_LOS[0]*(P[9][0]*SKK_LOS[8] + P[9][1]*SKK_LOS[7] - P[9][3]*SKK_LOS[6] + P[9][2]*SKK_LOS[9] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[10] = -SK_LOS[0]*(P[10][0]*SKK_LOS[8] + P[10][1]*SKK_LOS[7] - P[10][3]*SKK_LOS[6] + P[10][2]*SKK_LOS[9] - P[10][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[11] = -SK_LOS[0]*(P[11][0]*SKK_LOS[8] + P[11][1]*SKK_LOS[7] - P[11][3]*SKK_LOS[6] + P[11][2]*SKK_LOS[9] - P[11][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[12] = -SK_LOS[0]*(P[12][0]*SKK_LOS[8] + P[12][1]*SKK_LOS[7] - P[12][3]*SKK_LOS[6] + P[12][2]*SKK_LOS[9] - P[12][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[13] = 0.0f;//-SK_LOS[0]*(P[13][0]*SKK_LOS[8] + P[13][1]*SKK_LOS[7] - P[13][3]*SKK_LOS[6] + P[13][2]*SKK_LOS[9] - P[13][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[14] = -SK_LOS[0]*(P[14][0]*SKK_LOS[8] + P[14][1]*SKK_LOS[7] - P[14][3]*SKK_LOS[6] + P[14][2]*SKK_LOS[9] - P[14][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[15] = -SK_LOS[0]*(P[15][0]*SKK_LOS[8] + P[15][1]*SKK_LOS[7] - P[15][3]*SKK_LOS[6] + P[15][2]*SKK_LOS[9] - P[15][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[16] = -SK_LOS[0]*(P[16][0]*SKK_LOS[8] + P[16][1]*SKK_LOS[7] - P[16][3]*SKK_LOS[6] + P[16][2]*SKK_LOS[9] - P[16][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[17] = -SK_LOS[0]*(P[17][0]*SKK_LOS[8] + P[17][1]*SKK_LOS[7] - P[17][3]*SKK_LOS[6] + P[17][2]*SKK_LOS[9] - P[17][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[18] = -SK_LOS[0]*(P[18][0]*SKK_LOS[8] + P[18][1]*SKK_LOS[7] - P[18][3]*SKK_LOS[6] + P[18][2]*SKK_LOS[9] - P[18][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[19] = -SK_LOS[0]*(P[19][0]*SKK_LOS[8] + P[19][1]*SKK_LOS[7] - P[19][3]*SKK_LOS[6] + P[19][2]*SKK_LOS[9] - P[19][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[20] = -SK_LOS[0]*(P[20][0]*SKK_LOS[8] + P[20][1]*SKK_LOS[7] - P[20][3]*SKK_LOS[6] + P[20][2]*SKK_LOS[9] - P[20][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[21] = -SK_LOS[0]*(P[21][0]*SKK_LOS[8] + P[21][1]*SKK_LOS[7] - P[21][3]*SKK_LOS[6] + P[21][2]*SKK_LOS[9] - P[21][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[22] = -SK_LOS[0]*(P[22][0]*SKK_LOS[8] + P[22][1]*SKK_LOS[7] - P[22][3]*SKK_LOS[6] + P[22][2]*SKK_LOS[9] - P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
// varInnovOptFlow[0] = 1.0f/SK_LOS[0];
// innovOptFlow[0] = losPred[0] - losData[0];
// // set the observation index to 1 to fuse the y component next time round and reset the commence fusion flag
// obsIndex = 1;
// fuseOptFlowData = false;
// }
// else if (obsIndex == 1) // we are now fusing the Y measurement
// {
// // Calculate observation jacobians
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
// H_LOS[0] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
// H_LOS[1] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
// H_LOS[2] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
// H_LOS[3] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1);
// H_LOS[4] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
// H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3));
// H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3));
// H_LOS[9] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
// H_LOS[22] = SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
// // Calculate Kalman gains
// SK_LOS[1] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[12]*(P[0][2]*SKK_LOS[10] + P[1][2]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[3][2]*SKK_LOS[13] - P[9][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[13]*(P[0][3]*SKK_LOS[10] + P[1][3]*SKK_LOS[11] + P[2][3]*SKK_LOS[12] - P[3][3]*SKK_LOS[13] - P[9][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[10]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] + P[1][0]*SKK_LOS[11] + P[2][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[11]*(P[0][1]*SKK_LOS[10] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[2][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[10] + P[1][9]*SKK_LOS[11] + P[2][9]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SKK_LOS[13] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[10] + P[1][22]*SKK_LOS[11] + P[2][22]*SKK_LOS[12] - P[3][22]*SKK_LOS[13] - P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[10] + P[1][4]*SKK_LOS[11] + P[2][4]*SKK_LOS[12] - P[3][4]*SKK_LOS[13] - P[9][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[10] + P[1][5]*SKK_LOS[11] + P[2][5]*SKK_LOS[12] - P[3][5]*SKK_LOS[13] - P[9][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[10] + P[1][6]*SKK_LOS[11] + P[2][6]*SKK_LOS[12] - P[3][6]*SKK_LOS[13] - P[9][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]));
// Kfusion[0] = SK_LOS[1]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] - P[0][3]*SKK_LOS[13] + P[0][1]*SKK_LOS[11] + P[0][2]*SKK_LOS[12] - P[0][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[1] = SK_LOS[1]*(P[1][0]*SKK_LOS[10] - P[1][3]*SKK_LOS[13] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[1][2]*SKK_LOS[12] - P[1][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[2] = SK_LOS[1]*(P[2][0]*SKK_LOS[10] - P[2][3]*SKK_LOS[13] + P[2][1]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[2][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[3] = SK_LOS[1]*(P[3][0]*SKK_LOS[10] - P[3][3]*SKK_LOS[13] + P[3][1]*SKK_LOS[11] + P[3][2]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[4] = SK_LOS[1]*(P[4][0]*SKK_LOS[10] - P[4][3]*SKK_LOS[13] + P[4][1]*SKK_LOS[11] + P[4][2]*SKK_LOS[12] - P[4][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[5] = SK_LOS[1]*(P[5][0]*SKK_LOS[10] - P[5][3]*SKK_LOS[13] + P[5][1]*SKK_LOS[11] + P[5][2]*SKK_LOS[12] - P[5][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[6] = SK_LOS[1]*(P[6][0]*SKK_LOS[10] - P[6][3]*SKK_LOS[13] + P[6][1]*SKK_LOS[11] + P[6][2]*SKK_LOS[12] - P[6][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[7] = SK_LOS[1]*(P[7][0]*SKK_LOS[10] - P[7][3]*SKK_LOS[13] + P[7][1]*SKK_LOS[11] + P[7][2]*SKK_LOS[12] - P[7][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[8] = SK_LOS[1]*(P[8][0]*SKK_LOS[10] - P[8][3]*SKK_LOS[13] + P[8][1]*SKK_LOS[11] + P[8][2]*SKK_LOS[12] - P[8][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[9] = SK_LOS[1]*(P[9][0]*SKK_LOS[10] - P[9][3]*SKK_LOS[13] + P[9][1]*SKK_LOS[11] + P[9][2]*SKK_LOS[12] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[10] = SK_LOS[1]*(P[10][0]*SKK_LOS[10] - P[10][3]*SKK_LOS[13] + P[10][1]*SKK_LOS[11] + P[10][2]*SKK_LOS[12] - P[10][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[11] = SK_LOS[1]*(P[11][0]*SKK_LOS[10] - P[11][3]*SKK_LOS[13] + P[11][1]*SKK_LOS[11] + P[11][2]*SKK_LOS[12] - P[11][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[12] = SK_LOS[1]*(P[12][0]*SKK_LOS[10] - P[12][3]*SKK_LOS[13] + P[12][1]*SKK_LOS[11] + P[12][2]*SKK_LOS[12] - P[12][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[13] = 0.0f;//SK_LOS[1]*(P[13][0]*SKK_LOS[10] - P[13][3]*SKK_LOS[13] + P[13][1]*SKK_LOS[11] + P[13][2]*SKK_LOS[12] - P[13][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[14] = SK_LOS[1]*(P[14][0]*SKK_LOS[10] - P[14][3]*SKK_LOS[13] + P[14][1]*SKK_LOS[11] + P[14][2]*SKK_LOS[12] - P[14][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[15] = SK_LOS[1]*(P[15][0]*SKK_LOS[10] - P[15][3]*SKK_LOS[13] + P[15][1]*SKK_LOS[11] + P[15][2]*SKK_LOS[12] - P[15][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[16] = SK_LOS[1]*(P[16][0]*SKK_LOS[10] - P[16][3]*SKK_LOS[13] + P[16][1]*SKK_LOS[11] + P[16][2]*SKK_LOS[12] - P[16][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[17] = SK_LOS[1]*(P[17][0]*SKK_LOS[10] - P[17][3]*SKK_LOS[13] + P[17][1]*SKK_LOS[11] + P[17][2]*SKK_LOS[12] - P[17][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[18] = SK_LOS[1]*(P[18][0]*SKK_LOS[10] - P[18][3]*SKK_LOS[13] + P[18][1]*SKK_LOS[11] + P[18][2]*SKK_LOS[12] - P[18][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[19] = SK_LOS[1]*(P[19][0]*SKK_LOS[10] - P[19][3]*SKK_LOS[13] + P[19][1]*SKK_LOS[11] + P[19][2]*SKK_LOS[12] - P[19][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[20] = SK_LOS[1]*(P[20][0]*SKK_LOS[10] - P[20][3]*SKK_LOS[13] + P[20][1]*SKK_LOS[11] + P[20][2]*SKK_LOS[12] - P[20][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[21] = SK_LOS[1]*(P[21][0]*SKK_LOS[10] - P[21][3]*SKK_LOS[13] + P[21][1]*SKK_LOS[11] + P[21][2]*SKK_LOS[12] - P[21][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// Kfusion[22] = SK_LOS[1]*(P[22][0]*SKK_LOS[10] - P[22][3]*SKK_LOS[13] + P[22][1]*SKK_LOS[11] + P[22][2]*SKK_LOS[12] - P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
// varInnovOptFlow[1] = 1.0f/SK_LOS[1];
// innovOptFlow[1] = losPred[1] - losData[1];
// // reset the observation index
// obsIndex = 0;
// fuseOptFlowData = false;
// }
// // Check the innovation for consistency and don't fuse if > 3Sigma
// if ((innovOptFlow[obsIndex]*innovOptFlow[obsIndex]/varInnovOptFlow[obsIndex]) < 9.0f)
// {
// // correct the state vector
// for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
// {
// states[j] = states[j] - Kfusion[j] * innovOptFlow[obsIndex];
// }
// // normalise the quaternion states
// float quatMag = sqrt(states[0]*states[0] + states[1]*states[1] + states[2]*states[2] + states[3]*states[3]);
// if (quatMag > 1e-12f)
// {
// for (uint8_t j= 0; j<=3; j++)
// {
// float quatMagInv = 1.0f/quatMag;
// states[j] = states[j] * quatMagInv;
// }
// }
// // correct the covariance P = (I - K*H)*P
// // take advantage of the empty columns in KH to reduce the
// // number of operations
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
// {
// for (uint8_t j = 0; j <= 6; j++)
// {
// KH[i][j] = Kfusion[i] * H_LOS[j];
// }
// for (uint8_t j = 7; j <= 8; j++)
// {
// KH[i][j] = 0.0f;
// }
// KH[i][9] = Kfusion[i] * H_LOS[9];
// for (uint8_t j = 10; j <= 21; j++)
// {
// KH[i][j] = 0.0f;
// }
// KH[i][22] = Kfusion[i] * H_LOS[22];
// }
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
// {
// for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
// {
// KHP[i][j] = 0.0f;
// for (uint8_t k = 0; k <= 6; k++)
// {
// KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][k] * P[k][j];
// }
// KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][9] * P[9][j];
// KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][22] * P[2][j];
// }
// }
// }
// for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
// {
// for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
// {
// P[i][j] = P[i][j] - KHP[i][j];
// }
// }
// ForceSymmetry();
// ConstrainVariances();
// }
}
/*
Estimation of optical flow sensor focal length scale factor and terrain height using a two state EKF
This fiter requires optical flow rates that are not motion compensated
Range to ground measurement is assumed to be via a narrow beam type sensor - eg laser
*/
void AttPosEKF::GroundEKF()
{
// propagate ground position state noise each time this is called using the difference in position since the last observations and an RMS gradient assumption
// limit distance to prevent intialisation afer bad gps causing bad numerical conditioning
if (!inhibitGndState) {
float distanceTravelledSq;
distanceTravelledSq = sq(statesAtRngTime[7] - prevPosN) + sq(statesAtRngTime[8] - prevPosE);
prevPosN = statesAtRngTime[7];
prevPosE = statesAtRngTime[8];
distanceTravelledSq = min(distanceTravelledSq, 100.0f);
Popt[1][1] += (distanceTravelledSq * sq(gndHgtSigma));
}
Vector3f velNED_local;
Vector3f relVelSensor;
// we aren't using optical flow measurements in this hacked implementation so set the covariances for this state to zero to avoid numerical problems
Popt[0][0] = 0.0f;
Popt[0][1] = 0.0f;
Popt[1][0] = 0.0f;
// Perform sequential fusion of optical flow measurements only when in the air and tilt is less than 30 deg.
if (useOpticalFlow && (fuseOptFlowData || obsIndex == 1) && !onGround && Tbs.z.z > 0.866f && rngMea > 5.0f && rngMea < 39.0f)
{
// Sequential fusion of XY components to spread processing load across
// two prediction time steps.
// Fuse range finder data
// Need to check that our range finder tilt angle is less than 30 degrees
float cosRngTilt = - Tbn.z.x * sinf(rngFinderPitch) + Tbn.z.z * cosf(rngFinderPitch);
if (useRangeFinder && fuseRngData && cosRngTilt > 0.87f) {
float range; // range from camera to centre of image
float q0; // quaternion at optical flow measurement time
float q1; // quaternion at optical flow measurement time
float q2; // quaternion at optical flow measurement time
float q3; // quaternion at optical flow measurement time
float R_RNG = 0.5; // range measurement variance (m^2) TODO make this a function of range and tilt to allow for sensor, alignment and AHRS errors
// Calculate observation jacobians and Kalman gains
if (fuseOptFlowData)
{
// Copy required states to local variable names
q0 = statesAtOptFlowTime[0];
q1 = statesAtOptFlowTime[1];
q2 = statesAtOptFlowTime[2];
q3 = statesAtOptFlowTime[3];
vn = statesAtOptFlowTime[4];
ve = statesAtOptFlowTime[5];
vd = statesAtOptFlowTime[6];
pd = statesAtOptFlowTime[9];
ptd = statesAtOptFlowTime[22];
velNED_local.x = vn;
velNED_local.y = ve;
velNED_local.z = vd;
// Copy required states to local variable names
q0 = statesAtRngTime[0];
q1 = statesAtRngTime[1];
q2 = statesAtRngTime[2];
q3 = statesAtRngTime[3];
// calculate rotation from NED to body axes
float q00 = sq(q0);
float q11 = sq(q1);
float q22 = sq(q2);
float q33 = sq(q3);
float q01 = q0 * q1;
float q02 = q0 * q2;
float q03 = q0 * q3;
float q12 = q1 * q2;
float q13 = q1 * q3;
float q23 = q2 * q3;
Tnb_local.x.x = q00 + q11 - q22 - q33;
Tnb_local.y.y = q00 - q11 + q22 - q33;
Tnb_local.z.z = q00 - q11 - q22 + q33;
Tnb_local.y.x = 2*(q12 - q03);
Tnb_local.z.x = 2*(q13 + q02);
Tnb_local.x.y = 2*(q12 + q03);
Tnb_local.z.y = 2*(q23 - q01);
Tnb_local.x.z = 2*(q13 - q02);
Tnb_local.y.z = 2*(q23 + q01);
// calculate transformation from NED to sensor axes
Tns = Tbs*Tnb_local;
// calculate range from ground plain to centre of sensor fov assuming flat earth
float range = ConstrainFloat(((ptd - pd)/Tns.z.z),0.5f,100.0f);
// calculate relative velocity in sensor frame
relVelSensor = Tns*velNED_local;
// divide velocity by range and include angular rate effects to get predicted angular LOS rates relative to X and Y axes
losPred[0] = relVelSensor.y/range;
losPred[1] = -relVelSensor.x/range;
//printf("relVelSensor.x=%5.1f, relVelSensor.y=%5.1f\n", relVelSensor.x, relVelSensor.y);
//printf("Xpred=%5.2f, Xmea=%5.2f, Ypred=%5.2f, Ymea=%5.2f, delAng.x=%4.4f, delAng.y=%4.4f\n", losPred[0], losData[0], losPred[1], losData[1], delAng.x, delAng.y);
//printf("omegaX=%5.2f, omegaY=%5.2f, velY=%5.1f velX=%5.1f\n, range=%5.1f\n", delAngRel.x/dt, delAngRel.y/dt, relVelSensor.y, relVelSensor.x, range);
// Calculate observation jacobians
SH_LOS[0] = a1*(2*q0*q1 + 2*q2*q3) + a2*(2*q0*q2 - 2*q1*q3) - sq(q0) + sq(q1) + sq(q2) - sq(q3);
SH_LOS[1] = vd*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3)) - ve*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3)) + vn*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
SH_LOS[2] = ve*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) - vd*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3)) + vn*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
SH_LOS[3] = 1/(pd - ptd);
SH_LOS[4] = 2*q1 - 2*a2*q3 + 2*a3*q2;
SH_LOS[5] = 2*a2*q2 - 2*q0 + 2*a3*q3;
SH_LOS[6] = 2*q2 + 2*a2*q0 - 2*a3*q1;
SH_LOS[7] = 1/sq(pd - ptd);
SH_LOS[8] = 2*q2 + 2*a1*q3 - 2*a3*q1;
SH_LOS[9] = 2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a3*q0;
SH_LOS[10] = 2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a3*q3;
SH_LOS[11] = 2*q3 + 2*a2*q1 + 2*a3*q0;
SH_LOS[12] = 2*q1 + 2*a1*q0 + 2*a3*q2;
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
H_LOS[0] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
H_LOS[1] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
H_LOS[2] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3);
H_LOS[3] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
H_LOS[4] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3));
H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3));
H_LOS[9] = SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
H_LOS[22] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
// Calculate Kalman gain
SKK_LOS[0] = a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3);
SKK_LOS[1] = a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3);
SKK_LOS[2] = a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3);
SKK_LOS[3] = a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3);
SKK_LOS[4] = a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3);
SKK_LOS[5] = a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3);
SKK_LOS[6] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
SKK_LOS[7] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
SKK_LOS[8] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
SKK_LOS[9] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]);
SKK_LOS[10] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
SKK_LOS[11] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
SKK_LOS[12] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
SKK_LOS[13] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]);
SKK_LOS[14] = SH_LOS[0];
SK_LOS[0] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[8]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[1][0]*SKK_LOS[7] + P[2][0]*SKK_LOS[9] - P[3][0]*SKK_LOS[6] - P[9][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[7]*(P[0][1]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] + P[2][1]*SKK_LOS[9] - P[3][1]*SKK_LOS[6] - P[9][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[9]*(P[0][2]*SKK_LOS[8] + P[1][2]*SKK_LOS[7] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[3][2]*SKK_LOS[6] - P[9][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[6]*(P[0][3]*SKK_LOS[8] + P[1][3]*SKK_LOS[7] + P[2][3]*SKK_LOS[9] - P[3][3]*SKK_LOS[6] - P[9][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[8] + P[1][9]*SKK_LOS[7] + P[2][9]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SKK_LOS[6] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[8] + P[1][22]*SKK_LOS[7] + P[2][22]*SKK_LOS[9] - P[3][22]*SKK_LOS[6] - P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[8] + P[1][4]*SKK_LOS[7] + P[2][4]*SKK_LOS[9] - P[3][4]*SKK_LOS[6] - P[9][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[8] + P[1][5]*SKK_LOS[7] + P[2][5]*SKK_LOS[9] - P[3][5]*SKK_LOS[6] - P[9][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[8] + P[1][6]*SKK_LOS[7] + P[2][6]*SKK_LOS[9] - P[3][6]*SKK_LOS[6] - P[9][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]));
Kfusion[0] = -SK_LOS[0]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[0][1]*SKK_LOS[7] - P[0][3]*SKK_LOS[6] + P[0][2]*SKK_LOS[9] - P[0][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[1] = -SK_LOS[0]*(P[1][0]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] - P[1][3]*SKK_LOS[6] + P[1][2]*SKK_LOS[9] - P[1][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[2] = -SK_LOS[0]*(P[2][0]*SKK_LOS[8] + P[2][1]*SKK_LOS[7] - P[2][3]*SKK_LOS[6] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[2][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[3] = -SK_LOS[0]*(P[3][0]*SKK_LOS[8] + P[3][1]*SKK_LOS[7] - P[3][3]*SKK_LOS[6] + P[3][2]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[4] = -SK_LOS[0]*(P[4][0]*SKK_LOS[8] + P[4][1]*SKK_LOS[7] - P[4][3]*SKK_LOS[6] + P[4][2]*SKK_LOS[9] - P[4][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[5] = -SK_LOS[0]*(P[5][0]*SKK_LOS[8] + P[5][1]*SKK_LOS[7] - P[5][3]*SKK_LOS[6] + P[5][2]*SKK_LOS[9] - P[5][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[6] = -SK_LOS[0]*(P[6][0]*SKK_LOS[8] + P[6][1]*SKK_LOS[7] - P[6][3]*SKK_LOS[6] + P[6][2]*SKK_LOS[9] - P[6][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[7] = -SK_LOS[0]*(P[7][0]*SKK_LOS[8] + P[7][1]*SKK_LOS[7] - P[7][3]*SKK_LOS[6] + P[7][2]*SKK_LOS[9] - P[7][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[8] = -SK_LOS[0]*(P[8][0]*SKK_LOS[8] + P[8][1]*SKK_LOS[7] - P[8][3]*SKK_LOS[6] + P[8][2]*SKK_LOS[9] - P[8][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[9] = -SK_LOS[0]*(P[9][0]*SKK_LOS[8] + P[9][1]*SKK_LOS[7] - P[9][3]*SKK_LOS[6] + P[9][2]*SKK_LOS[9] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[10] = -SK_LOS[0]*(P[10][0]*SKK_LOS[8] + P[10][1]*SKK_LOS[7] - P[10][3]*SKK_LOS[6] + P[10][2]*SKK_LOS[9] - P[10][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[11] = -SK_LOS[0]*(P[11][0]*SKK_LOS[8] + P[11][1]*SKK_LOS[7] - P[11][3]*SKK_LOS[6] + P[11][2]*SKK_LOS[9] - P[11][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[12] = -SK_LOS[0]*(P[12][0]*SKK_LOS[8] + P[12][1]*SKK_LOS[7] - P[12][3]*SKK_LOS[6] + P[12][2]*SKK_LOS[9] - P[12][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[13] = 0.0f;//-SK_LOS[0]*(P[13][0]*SKK_LOS[8] + P[13][1]*SKK_LOS[7] - P[13][3]*SKK_LOS[6] + P[13][2]*SKK_LOS[9] - P[13][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[14] = -SK_LOS[0]*(P[14][0]*SKK_LOS[8] + P[14][1]*SKK_LOS[7] - P[14][3]*SKK_LOS[6] + P[14][2]*SKK_LOS[9] - P[14][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[15] = -SK_LOS[0]*(P[15][0]*SKK_LOS[8] + P[15][1]*SKK_LOS[7] - P[15][3]*SKK_LOS[6] + P[15][2]*SKK_LOS[9] - P[15][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[16] = -SK_LOS[0]*(P[16][0]*SKK_LOS[8] + P[16][1]*SKK_LOS[7] - P[16][3]*SKK_LOS[6] + P[16][2]*SKK_LOS[9] - P[16][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[17] = -SK_LOS[0]*(P[17][0]*SKK_LOS[8] + P[17][1]*SKK_LOS[7] - P[17][3]*SKK_LOS[6] + P[17][2]*SKK_LOS[9] - P[17][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[18] = -SK_LOS[0]*(P[18][0]*SKK_LOS[8] + P[18][1]*SKK_LOS[7] - P[18][3]*SKK_LOS[6] + P[18][2]*SKK_LOS[9] - P[18][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[19] = -SK_LOS[0]*(P[19][0]*SKK_LOS[8] + P[19][1]*SKK_LOS[7] - P[19][3]*SKK_LOS[6] + P[19][2]*SKK_LOS[9] - P[19][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[20] = -SK_LOS[0]*(P[20][0]*SKK_LOS[8] + P[20][1]*SKK_LOS[7] - P[20][3]*SKK_LOS[6] + P[20][2]*SKK_LOS[9] - P[20][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[21] = -SK_LOS[0]*(P[21][0]*SKK_LOS[8] + P[21][1]*SKK_LOS[7] - P[21][3]*SKK_LOS[6] + P[21][2]*SKK_LOS[9] - P[21][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[22] = -SK_LOS[0]*(P[22][0]*SKK_LOS[8] + P[22][1]*SKK_LOS[7] - P[22][3]*SKK_LOS[6] + P[22][2]*SKK_LOS[9] - P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
varInnovOptFlow[0] = 1.0f/SK_LOS[0];
innovOptFlow[0] = losPred[0] - losData[0];
// set the observation index to 1 to fuse the y component next time round and reset the commence fusion flag
obsIndex = 1;
fuseOptFlowData = false;
// calculate Kalman gains
float SK_RNG[3];
SK_RNG[0] = sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3);
SK_RNG[1] = 1/(R_RNG + Popt[1][1]/sq(SK_RNG[0]));
SK_RNG[2] = 1/SK_RNG[0];
float K_RNG[2];
if (!inhibitScaleState) {
K_RNG[0] = Popt[0][1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2];
} else {
K_RNG[0] = 0.0f;
}
else if (obsIndex == 1) // we are now fusing the Y measurement
{
// Calculate observation jacobians
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
H_LOS[0] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
H_LOS[1] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
H_LOS[2] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
H_LOS[3] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1);
H_LOS[4] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3));
H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3));
H_LOS[9] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
H_LOS[22] = SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
// Calculate Kalman gains
SK_LOS[1] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[12]*(P[0][2]*SKK_LOS[10] + P[1][2]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[3][2]*SKK_LOS[13] - P[9][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[13]*(P[0][3]*SKK_LOS[10] + P[1][3]*SKK_LOS[11] + P[2][3]*SKK_LOS[12] - P[3][3]*SKK_LOS[13] - P[9][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[10]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] + P[1][0]*SKK_LOS[11] + P[2][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[11]*(P[0][1]*SKK_LOS[10] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[2][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[10] + P[1][9]*SKK_LOS[11] + P[2][9]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SKK_LOS[13] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[10] + P[1][22]*SKK_LOS[11] + P[2][22]*SKK_LOS[12] - P[3][22]*SKK_LOS[13] - P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[10] + P[1][4]*SKK_LOS[11] + P[2][4]*SKK_LOS[12] - P[3][4]*SKK_LOS[13] - P[9][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[10] + P[1][5]*SKK_LOS[11] + P[2][5]*SKK_LOS[12] - P[3][5]*SKK_LOS[13] - P[9][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[10] + P[1][6]*SKK_LOS[11] + P[2][6]*SKK_LOS[12] - P[3][6]*SKK_LOS[13] - P[9][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]));
Kfusion[0] = SK_LOS[1]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] - P[0][3]*SKK_LOS[13] + P[0][1]*SKK_LOS[11] + P[0][2]*SKK_LOS[12] - P[0][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[1] = SK_LOS[1]*(P[1][0]*SKK_LOS[10] - P[1][3]*SKK_LOS[13] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[1][2]*SKK_LOS[12] - P[1][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[2] = SK_LOS[1]*(P[2][0]*SKK_LOS[10] - P[2][3]*SKK_LOS[13] + P[2][1]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[2][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[3] = SK_LOS[1]*(P[3][0]*SKK_LOS[10] - P[3][3]*SKK_LOS[13] + P[3][1]*SKK_LOS[11] + P[3][2]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[4] = SK_LOS[1]*(P[4][0]*SKK_LOS[10] - P[4][3]*SKK_LOS[13] + P[4][1]*SKK_LOS[11] + P[4][2]*SKK_LOS[12] - P[4][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[5] = SK_LOS[1]*(P[5][0]*SKK_LOS[10] - P[5][3]*SKK_LOS[13] + P[5][1]*SKK_LOS[11] + P[5][2]*SKK_LOS[12] - P[5][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[6] = SK_LOS[1]*(P[6][0]*SKK_LOS[10] - P[6][3]*SKK_LOS[13] + P[6][1]*SKK_LOS[11] + P[6][2]*SKK_LOS[12] - P[6][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[7] = SK_LOS[1]*(P[7][0]*SKK_LOS[10] - P[7][3]*SKK_LOS[13] + P[7][1]*SKK_LOS[11] + P[7][2]*SKK_LOS[12] - P[7][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[8] = SK_LOS[1]*(P[8][0]*SKK_LOS[10] - P[8][3]*SKK_LOS[13] + P[8][1]*SKK_LOS[11] + P[8][2]*SKK_LOS[12] - P[8][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[9] = SK_LOS[1]*(P[9][0]*SKK_LOS[10] - P[9][3]*SKK_LOS[13] + P[9][1]*SKK_LOS[11] + P[9][2]*SKK_LOS[12] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[10] = SK_LOS[1]*(P[10][0]*SKK_LOS[10] - P[10][3]*SKK_LOS[13] + P[10][1]*SKK_LOS[11] + P[10][2]*SKK_LOS[12] - P[10][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[11] = SK_LOS[1]*(P[11][0]*SKK_LOS[10] - P[11][3]*SKK_LOS[13] + P[11][1]*SKK_LOS[11] + P[11][2]*SKK_LOS[12] - P[11][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[12] = SK_LOS[1]*(P[12][0]*SKK_LOS[10] - P[12][3]*SKK_LOS[13] + P[12][1]*SKK_LOS[11] + P[12][2]*SKK_LOS[12] - P[12][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_LOS[1]*(P[13][0]*SKK_LOS[10] - P[13][3]*SKK_LOS[13] + P[13][1]*SKK_LOS[11] + P[13][2]*SKK_LOS[12] - P[13][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[14] = SK_LOS[1]*(P[14][0]*SKK_LOS[10] - P[14][3]*SKK_LOS[13] + P[14][1]*SKK_LOS[11] + P[14][2]*SKK_LOS[12] - P[14][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[15] = SK_LOS[1]*(P[15][0]*SKK_LOS[10] - P[15][3]*SKK_LOS[13] + P[15][1]*SKK_LOS[11] + P[15][2]*SKK_LOS[12] - P[15][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[16] = SK_LOS[1]*(P[16][0]*SKK_LOS[10] - P[16][3]*SKK_LOS[13] + P[16][1]*SKK_LOS[11] + P[16][2]*SKK_LOS[12] - P[16][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[17] = SK_LOS[1]*(P[17][0]*SKK_LOS[10] - P[17][3]*SKK_LOS[13] + P[17][1]*SKK_LOS[11] + P[17][2]*SKK_LOS[12] - P[17][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[18] = SK_LOS[1]*(P[18][0]*SKK_LOS[10] - P[18][3]*SKK_LOS[13] + P[18][1]*SKK_LOS[11] + P[18][2]*SKK_LOS[12] - P[18][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[19] = SK_LOS[1]*(P[19][0]*SKK_LOS[10] - P[19][3]*SKK_LOS[13] + P[19][1]*SKK_LOS[11] + P[19][2]*SKK_LOS[12] - P[19][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[20] = SK_LOS[1]*(P[20][0]*SKK_LOS[10] - P[20][3]*SKK_LOS[13] + P[20][1]*SKK_LOS[11] + P[20][2]*SKK_LOS[12] - P[20][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[21] = SK_LOS[1]*(P[21][0]*SKK_LOS[10] - P[21][3]*SKK_LOS[13] + P[21][1]*SKK_LOS[11] + P[21][2]*SKK_LOS[12] - P[21][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[22] = SK_LOS[1]*(P[22][0]*SKK_LOS[10] - P[22][3]*SKK_LOS[13] + P[22][1]*SKK_LOS[11] + P[22][2]*SKK_LOS[12] - P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
varInnovOptFlow[1] = 1.0f/SK_LOS[1];
innovOptFlow[1] = losPred[1] - losData[1];
// reset the observation index
obsIndex = 0;
fuseOptFlowData = false;
if (!inhibitGndState) {
K_RNG[1] = Popt[1][1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2];
} else {
K_RNG[1] = 0.0f;
}
// Check the innovation for consistency and don't fuse if > 3Sigma
if ((innovOptFlow[obsIndex]*innovOptFlow[obsIndex]/varInnovOptFlow[obsIndex]) < 9.0f)
// Calculate the innovation variance for data logging
varInnovRng = 1.0f/SK_RNG[1];
// constrain terrain height to be below the vehicle
flowStates[1] = maxf(flowStates[1], statesAtRngTime[9] + minFlowRng);
// estimate range to centre of image
range = (flowStates[1] - statesAtRngTime[9]) * SK_RNG[2];
// Calculate the measurement innovation
innovRng = range - rngMea;
// calculate the innovation consistency test ratio
auxRngTestRatio = sq(innovRng) / (sq(rngInnovGate) * varInnovRng);
// Check the innovation for consistency and don't fuse if out of bounds
if (auxRngTestRatio < 1.0f)
{
// correct the state vector
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
states[j] = states[j] - Kfusion[j] * innovOptFlow[obsIndex];
}
// normalise the quaternion states
float quatMag = sqrt(states[0]*states[0] + states[1]*states[1] + states[2]*states[2] + states[3]*states[3]);
if (quatMag > 1e-12f)
{
for (uint8_t j= 0; j<=3; j++)
{
float quatMagInv = 1.0f/quatMag;
states[j] = states[j] * quatMagInv;
}
}
// correct the covariance P = (I - K*H)*P
// take advantage of the empty columns in KH to reduce the
// number of operations
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j <= 6; j++)
{
KH[i][j] = Kfusion[i] * H_LOS[j];
}
for (uint8_t j = 7; j <= 8; j++)
{
KH[i][j] = 0.0f;
}
KH[i][9] = Kfusion[i] * H_LOS[9];
for (uint8_t j = 10; j <= 21; j++)
{
KH[i][j] = 0.0f;
}
KH[i][22] = Kfusion[i] * H_LOS[22];
}
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
KHP[i][j] = 0.0f;
for (uint8_t k = 0; k <= 6; k++)
{
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][k] * P[k][j];
}
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][9] * P[9][j];
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][22] * P[2][j];
}
// correct the state
for (uint8_t i = 0; i < 2 ; i++) {
flowStates[i] -= K_RNG[i] * innovRng;
}
// constrain the states
// constrain focal length to 0.1 to 10 mm
flowStates[0] = ConstrainFloat(flowStates[0], 0.1f, 10.0f);
// constrain altitude
flowStates[1] = maxf(flowStates[1], statesAtRngTime[9] + minFlowRng);
// correct the covariance matrix
float nextPopt[2][2];
nextPopt[0][0] = Popt[0][0] - (Popt[0][1]*Popt[1][0]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2]) * SK_RNG[2];
nextPopt[0][1] = Popt[0][1] - (Popt[0][1]*Popt[1][1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2]) * SK_RNG[2];
nextPopt[1][0] = -Popt[1][0]*((Popt[1][1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2]) * SK_RNG[2] - 1.0f);
nextPopt[1][1] = -Popt[1][1]*((Popt[1][1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[2]) * SK_RNG[2] - 1.0f);
// prevent the state variances from becoming negative and maintain symmetry
Popt[0][0] = maxf(nextPopt[0][0],0.0f);
Popt[1][1] = maxf(nextPopt[1][1],0.0f);
Popt[0][1] = 0.5f * (nextPopt[0][1] + nextPopt[1][0]);
Popt[1][0] = Popt[0][1];
}
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
P[i][j] = P[i][j] - KHP[i][j];
}
}
ForceSymmetry();
ConstrainVariances();
}
}
@@ -2199,6 +2304,24 @@ float AttPosEKF::sq(float valIn)
return valIn*valIn;
}
float AttPosEKF::maxf(float valIn1, float valIn2)
{
if (valIn1 >= valIn2) {
return valIn1;
} else {
return valIn2;
}
}
float AttPosEKF::min(float valIn1, float valIn2)
{
if (valIn1 <= valIn2) {
return valIn1;
} else {
return valIn2;
}
}
// Store states in a history array along with time stamp
void AttPosEKF::StoreStates(uint64_t timestamp_ms)
{
@@ -2395,9 +2518,9 @@ void AttPosEKF::OnGroundCheck()
}
// don't update terrain offset state if on ground
if (onGround) {
inhibitGndHgtState = true;
inhibitGndState = true;
} else {
inhibitGndHgtState = false;
inhibitGndState = false;
}
}
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_23states.h
+38 -2
View File
@@ -80,6 +80,14 @@ public:
airspeedMeasurementSigma = 1.4f;
gyroProcessNoise = 1.4544411e-2f;
accelProcessNoise = 0.5f;
gndHgtSigma = 0.1f; // terrain gradient 1-sigma
R_LOS = 0.03f; // optical flow measurement noise variance (rad/sec)^2
flowInnovGate = 3.0f; // number of standard deviations applied to the optical flow innovation consistency check
auxFlowInnovGate = 10.0f; // number of standard deviations applied to the optical flow innovation consistency check used by the auxiliary filter
rngInnovGate = 5.0f; // number of standard deviations applied to the rnage finder innovation consistency check
minFlowRng = 0.01f; //minimum range between ground and flow sensor
moCompR_LOS = 0.2; // scaler from sensor gyro rate to uncertainty in LOS rate
}
struct mag_state_struct {
@@ -125,7 +133,7 @@ public:
float statesAtMagMeasTime[n_states]; // filter satates at the effective measurement time
float statesAtVtasMeasTime[n_states]; // filter states at the effective measurement time
float statesAtRngTime[n_states]; // filter states at the effective measurement time
float statesAtOptFlowTime[n_states]; // States at the effective optical flow measurement time
float statesAtFlowTime[n_states]; // States at the effective optical flow measurement time
Vector3f correctedDelAng; // delta angles about the xyz body axes corrected for errors (rad)
Vector3f correctedDelVel; // delta velocities along the XYZ body axes corrected for errors (m/s)
@@ -204,7 +212,8 @@ public:
bool inhibitWindStates; // true when wind states and covariances are to remain constant
bool inhibitMagStates; // true when magnetic field states and covariances are to remain constant
bool inhibitGndHgtState; // true when the terrain ground height offset state and covariances are to remain constant
bool inhibitGndState; // true when the terrain ground height offset state and covariances are to remain constant
bool inhibitScaleState; // true when the focal length scale factor state and covariances are to remain constant
bool onGround; ///< boolean true when the flight vehicle is on the ground (not flying)
bool staticMode; ///< boolean true if no position feedback is fused
@@ -223,6 +232,27 @@ public:
unsigned storeIndex;
// Optical Flow error estimation
float storedOmega[3][data_buffer_size]; // angular rate vector stored for the last 50 time steps used by optical flow eror estimators
// Two state EKF used to estimate focal length scale factor and terrain position
float Popt[2][2]; // state covariance matrix
float flowStates[2]; // flow states [scale factor, terrain position]
float prevPosN; // north position at last measurement
float prevPosE; // east position at last measurement
float auxFlowObsInnov[2]; // optical flow observation innovations from focal length scale factor estimator
float auxFlowObsInnovVar[2]; // innovation variance for optical flow observations from focal length scale factor estimator
float fScaleFactorVar; // optical flow sensor focal length scale factor variance
Mat3f Tnb_flow; // Transformation matrix from nav to body at the time fo the optical flow measurement
float R_LOS; // Optical flow observation noise variance (rad/sec)^2
float auxFlowTestRatio[2]; // ratio of X and Y flow observation innovations to fault threshold
float auxRngTestRatio; // ratio of range observation innovations to fault threshold
float flowInnovGate; // number of standard deviations used for the innovation consistency check
float auxFlowInnovGate; // number of standard deviations applied to the optical flow innovation consistency check
float rngInnovGate; // number of standard deviations used for the innovation consistency check
float minFlowRng; // minimum range over which to fuse optical flow measurements
float moCompR_LOS; // scaler from sensor gyro rate to uncertainty in LOS rate
void updateDtGpsFilt(float dt);
void updateDtHgtFilt(float dt);
@@ -241,6 +271,8 @@ void FuseRangeFinder();
void FuseOptFlow();
void GroundEKF();
void zeroRows(float (&covMat)[n_states][n_states], uint8_t first, uint8_t last);
void zeroCols(float (&covMat)[n_states][n_states], uint8_t first, uint8_t last);
@@ -283,6 +315,10 @@ static void quat2Tnb(Mat3f &Tnb, const float (&quat)[4]);
static float sq(float valIn);
static float maxf(float valIn1, float valIn2);
static float min(float valIn1, float valIn2);
void OnGroundCheck();
void CovarianceInit();