mirror of
https://gitee.com/mirrors_PX4/PX4-Autopilot.git
synced 2026-04-14 10:07:39 +08:00
Merge pull request #4267 from jgoppert/lpe_update
Updated lpe for separate sensor source files, also made more quiet.
This commit is contained in:
commit
f5988dd3ac
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@ -5,14 +5,7 @@
|
||||
#include <mathlib/mathlib.h>
|
||||
#include <systemlib/perf_counter.h>
|
||||
#include <lib/geo/geo.h>
|
||||
|
||||
#ifdef USE_MATRIX_LIB
|
||||
#include "matrix/Matrix.hpp"
|
||||
using namespace matrix;
|
||||
#else
|
||||
#include <Eigen/Eigen>
|
||||
using namespace Eigen;
|
||||
#endif
|
||||
#include <matrix/Matrix.hpp>
|
||||
|
||||
// uORB Subscriptions
|
||||
#include <uORB/Subscription.hpp>
|
||||
@ -37,13 +30,13 @@ using namespace Eigen;
|
||||
#include <uORB/topics/vehicle_global_position.h>
|
||||
#include <uORB/topics/estimator_status.h>
|
||||
|
||||
#define CBRK_NO_VISION_KEY 328754
|
||||
|
||||
using namespace matrix;
|
||||
using namespace control;
|
||||
|
||||
static const float GPS_DELAY_MAX = 0.5; // seconds
|
||||
static const float HIST_STEP = 0.05; // 20 hz
|
||||
static const size_t HIST_LEN = (GPS_DELAY_MAX / HIST_STEP);
|
||||
static const size_t HIST_LEN = 10; // GPS_DELAY_MAX / HIST_STEP;
|
||||
static const size_t N_DIST_SUBS = 4;
|
||||
|
||||
enum fault_t {
|
||||
FAULT_NONE = 0,
|
||||
@ -61,12 +54,26 @@ enum sensor_t {
|
||||
SENSOR_MOCAP
|
||||
};
|
||||
|
||||
// change this to set when
|
||||
// the system will abort correcting a measurement
|
||||
// given a fault has been detected
|
||||
static const fault_t fault_lvl_disable = FAULT_SEVERE;
|
||||
|
||||
// for fault detection
|
||||
// chi squared distribution, false alarm probability 0.0001
|
||||
// see fault_table.py
|
||||
// note skip 0 index so we can use degree of freedom as index
|
||||
static const float BETA_TABLE[7] = {0,
|
||||
8.82050518214,
|
||||
12.094592431,
|
||||
13.9876612368,
|
||||
16.0875642296,
|
||||
17.8797700658,
|
||||
19.6465647819,
|
||||
};
|
||||
|
||||
class BlockLocalPositionEstimator : public control::SuperBlock
|
||||
{
|
||||
//
|
||||
// The purpose of this estimator is to provide a robust solution for
|
||||
// indoor flight.
|
||||
//
|
||||
// dynamics:
|
||||
//
|
||||
// x(+) = A * x(-) + B * u(+)
|
||||
@ -92,8 +99,8 @@ class BlockLocalPositionEstimator : public control::SuperBlock
|
||||
// states:
|
||||
// px, py, pz , ( position NED)
|
||||
// vx, vy, vz ( vel NED),
|
||||
// bx, by, bz ( TODO accelerometer bias)
|
||||
// tz (TODO terrain altitude)
|
||||
// bx, by, bz ( accel bias)
|
||||
// tz (terrain altitude, ASL)
|
||||
//
|
||||
// measurements:
|
||||
//
|
||||
@ -141,27 +148,55 @@ private:
|
||||
// predict the next state
|
||||
void predict();
|
||||
|
||||
// correct the state prediction with a measurement
|
||||
void correctBaro();
|
||||
void correctGps();
|
||||
void correctLidar();
|
||||
void correctFlow();
|
||||
void correctSonar();
|
||||
void correctVision();
|
||||
void correctMocap();
|
||||
// lidar
|
||||
int lidarMeasure(Vector<float, n_y_lidar> &y);
|
||||
void lidarCorrect();
|
||||
void lidarInit();
|
||||
void lidarCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// sensor timeout checks
|
||||
// sonar
|
||||
int sonarMeasure(Vector<float, n_y_sonar> &y);
|
||||
void sonarCorrect();
|
||||
void sonarInit();
|
||||
void sonarCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// baro
|
||||
int baroMeasure(Vector<float, n_y_baro> &y);
|
||||
void baroCorrect();
|
||||
void baroInit();
|
||||
void baroCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// gps
|
||||
int gpsMeasure(Vector<double, n_y_gps> &y);
|
||||
void gpsCorrect();
|
||||
void gpsInit();
|
||||
void gpsCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// flow
|
||||
int flowMeasure(Vector<float, n_y_flow> &y);
|
||||
void flowCorrect();
|
||||
void flowInit();
|
||||
void flowCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// vision
|
||||
int visionMeasure(Vector<float, n_y_vision> &y);
|
||||
void visionCorrect();
|
||||
void visionInit();
|
||||
void visionCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// mocap
|
||||
int mocapMeasure(Vector<float, n_y_mocap> &y);
|
||||
void mocapCorrect();
|
||||
void mocapInit();
|
||||
void mocapCheckTimeout();
|
||||
|
||||
// timeouts
|
||||
void checkTimeouts();
|
||||
|
||||
// sensor initialization
|
||||
// misc
|
||||
float agl();
|
||||
void detectDistanceSensors();
|
||||
void updateHome();
|
||||
void initBaro();
|
||||
void initGps();
|
||||
void initLidar();
|
||||
void initSonar();
|
||||
void initFlow();
|
||||
void initVision();
|
||||
void initMocap();
|
||||
|
||||
// publications
|
||||
void publishLocalPos();
|
||||
@ -185,7 +220,11 @@ private:
|
||||
uORB::Subscription<vehicle_gps_position_s> _sub_gps;
|
||||
uORB::Subscription<vision_position_estimate_s> _sub_vision_pos;
|
||||
uORB::Subscription<att_pos_mocap_s> _sub_mocap;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> *_distance_subs[ORB_MULTI_MAX_INSTANCES];
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> _sub_dist0;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> _sub_dist1;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> _sub_dist2;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> _sub_dist3;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> *_dist_subs[N_DIST_SUBS];
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> *_sub_lidar;
|
||||
uORB::Subscription<distance_sensor_s> *_sub_sonar;
|
||||
|
||||
@ -216,6 +255,7 @@ private:
|
||||
BlockParamFloat _baro_stddev;
|
||||
|
||||
// gps parameters
|
||||
BlockParamInt _gps_on;
|
||||
BlockParamFloat _gps_delay;
|
||||
BlockParamFloat _gps_xy_stddev;
|
||||
BlockParamFloat _gps_z_stddev;
|
||||
@ -226,7 +266,7 @@ private:
|
||||
// vision parameters
|
||||
BlockParamFloat _vision_xy_stddev;
|
||||
BlockParamFloat _vision_z_stddev;
|
||||
BlockParamInt _no_vision;
|
||||
BlockParamInt _vision_on;
|
||||
|
||||
// mocap parameters
|
||||
BlockParamFloat _mocap_p_stddev;
|
||||
@ -244,18 +284,22 @@ private:
|
||||
BlockParamFloat _pn_b_noise_density;
|
||||
BlockParamFloat _pn_t_noise_density;
|
||||
|
||||
// init home
|
||||
BlockParamFloat _init_home_lat;
|
||||
BlockParamFloat _init_home_lon;
|
||||
|
||||
// flow gyro filter
|
||||
BlockHighPass _flow_gyro_x_high_pass;
|
||||
BlockHighPass _flow_gyro_y_high_pass;
|
||||
|
||||
// stats
|
||||
BlockStats<float, 1> _baroStats;
|
||||
BlockStats<float, 1> _sonarStats;
|
||||
BlockStats<float, 1> _lidarStats;
|
||||
BlockStats<float, n_y_baro> _baroStats;
|
||||
BlockStats<float, n_y_sonar> _sonarStats;
|
||||
BlockStats<float, n_y_lidar> _lidarStats;
|
||||
BlockStats<float, 1> _flowQStats;
|
||||
BlockStats<float, 3> _visionStats;
|
||||
BlockStats<float, 3> _mocapStats;
|
||||
BlockStats<double, 3> _gpsStats;
|
||||
BlockStats<float, n_y_vision> _visionStats;
|
||||
BlockStats<float, n_y_mocap> _mocapStats;
|
||||
BlockStats<double, n_y_gps> _gpsStats;
|
||||
|
||||
// delay blocks
|
||||
BlockDelay<float, n_x, 1, HIST_LEN> _xDelay;
|
||||
@ -275,9 +319,9 @@ private:
|
||||
uint64_t _time_last_sonar;
|
||||
uint64_t _time_last_vision_p;
|
||||
uint64_t _time_last_mocap;
|
||||
orb_advert_t _mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// initialization flags
|
||||
bool _receivedGps;
|
||||
bool _baroInitialized;
|
||||
bool _gpsInitialized;
|
||||
bool _lidarInitialized;
|
||||
@ -299,18 +343,14 @@ private:
|
||||
float _flowY;
|
||||
float _flowMeanQual;
|
||||
|
||||
// referene lat/lon
|
||||
double _gpsLatHome;
|
||||
double _gpsLonHome;
|
||||
|
||||
// status
|
||||
bool _canEstimateXY;
|
||||
bool _canEstimateZ;
|
||||
bool _canEstimateT;
|
||||
bool _canEstimateGlobal;
|
||||
bool _xyTimeout;
|
||||
bool _zTimeout;
|
||||
bool _tzTimeout;
|
||||
bool _lastArmedState;
|
||||
|
||||
// sensor faults
|
||||
fault_t _baroFault;
|
||||
|
||||
@ -39,6 +39,13 @@ px4_add_module(
|
||||
SRCS
|
||||
local_position_estimator_main.cpp
|
||||
BlockLocalPositionEstimator.cpp
|
||||
sensors/flow.cpp
|
||||
sensors/lidar.cpp
|
||||
sensors/sonar.cpp
|
||||
sensors/gps.cpp
|
||||
sensors/baro.cpp
|
||||
sensors/vision.cpp
|
||||
sensors/mocap.cpp
|
||||
params.c
|
||||
DEPENDS
|
||||
platforms__common
|
||||
|
||||
@ -112,7 +112,7 @@ int local_position_estimator_main(int argc, char *argv[])
|
||||
deamon_task = px4_task_spawn_cmd("lp_estimator",
|
||||
SCHED_DEFAULT,
|
||||
SCHED_PRIORITY_MAX - 5,
|
||||
11264,
|
||||
12000,
|
||||
local_position_estimator_thread_main,
|
||||
(argv && argc > 2) ? (char *const *) &argv[2] : (char *const *) NULL);
|
||||
return 0;
|
||||
|
||||
@ -3,14 +3,6 @@
|
||||
// 16 is max name length
|
||||
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Enable local position estimator.
|
||||
*
|
||||
* @boolean
|
||||
* @group Local Position Estimator
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_INT32(LPE_ENABLED, 1);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Enable accelerometer integration for prediction.
|
||||
*
|
||||
@ -136,6 +128,13 @@ PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_ACC_Z, 0.0454f);
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_BAR_Z, 1.0f);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Enable GPS
|
||||
*
|
||||
* @group Local Position Estimator
|
||||
* @boolean
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_INT32(LPE_GPS_ON, 1);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* GPS delay compensaton
|
||||
@ -227,16 +226,12 @@ PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_VIS_XY, 0.5f);
|
||||
PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_VIS_Z, 0.5f);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Circuit breaker to disable vision input.
|
||||
*
|
||||
* Set to the appropriate key (328754) to disable vision input.
|
||||
* Enabled vision correction
|
||||
*
|
||||
* @group Local Position Estimator
|
||||
* @min 0
|
||||
* @max 1
|
||||
* @decimal 0
|
||||
* @boolean
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_INT32(LPE_NO_VISION, 0);
|
||||
PARAM_DEFINE_INT32(LPE_VIS_ON, 1);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Vicon position standard deviation.
|
||||
@ -303,3 +298,26 @@ PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_PN_T, 1e-3f);
|
||||
* @decimal 3
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_FGYRO_HP, 0.1f);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Home latitude for nav w/o GPS
|
||||
*
|
||||
* @group Local Position Estimator
|
||||
* @unit deg
|
||||
* @min -90
|
||||
* @max 90
|
||||
* @decimal 8
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_LAT, 40.430f);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Home longitude for nav w/o GPS
|
||||
*
|
||||
* @group Local Position Estimator
|
||||
* @unit deg
|
||||
* @min -180
|
||||
* @max 180
|
||||
* @decimal 8
|
||||
*/
|
||||
PARAM_DEFINE_FLOAT(LPE_LON, -86.929);
|
||||
|
||||
|
||||
114
src/modules/local_position_estimator/sensors/baro.cpp
Normal file
114
src/modules/local_position_estimator/sensors/baro.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,114 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const uint32_t REQ_BARO_INIT_COUNT = 100;
|
||||
static const uint32_t BARO_TIMEOUT = 100000; // 0.1 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::baroInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_baro> y;
|
||||
|
||||
if (baroMeasure(y) != OK) {
|
||||
_baroStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_baroStats.getCount() > REQ_BARO_INIT_COUNT) {
|
||||
_baroAltHome = _baroStats.getMean()(0);
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub,
|
||||
"[lpe] baro init %d m std %d cm",
|
||||
(int)_baroStats.getMean()(0),
|
||||
(int)(100 * _baroStats.getStdDev()(0)));
|
||||
_baroInitialized = true;
|
||||
_baroFault = FAULT_NONE;
|
||||
|
||||
if (!_altHomeInitialized) {
|
||||
_altHomeInitialized = true;
|
||||
_altHome = _baroAltHome;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::baroMeasure(Vector<float, n_y_baro> &y)
|
||||
{
|
||||
//measure
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(0) = _sub_sensor.get().baro_alt_meter[0];
|
||||
_baroStats.update(y);
|
||||
_time_last_baro = _timeStamp;
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::baroCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_baro> y;
|
||||
|
||||
if (baroMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// subtract baro home alt
|
||||
y -= _baroAltHome;
|
||||
|
||||
// baro measurement matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_baro, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
C(Y_baro_z, X_z) = -1; // measured altitude, negative down dir.
|
||||
|
||||
Matrix<float, n_y_baro, n_y_baro> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
R(0, 0) = _baro_stddev.get() * _baro_stddev.get();
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Matrix<float, n_y_baro, n_y_baro> S_I =
|
||||
inv<float, n_y_baro>((C * _P * C.transpose()) + R);
|
||||
Vector<float, n_y_baro> r = y - (C * _x);
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_baro]) {
|
||||
if (_baroFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] baro fault, r %5.2f m, beta %5.2f",
|
||||
//double(r(0)), double(beta));
|
||||
_baroFault = FAULT_MINOR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} else if (_baroFault) {
|
||||
_baroFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] baro OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no fault
|
||||
if (_baroFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_baro> K = _P * C.transpose() * S_I;
|
||||
Vector<float, n_x> dx = K * r;
|
||||
|
||||
if (!_canEstimateXY) {
|
||||
dx(X_x) = 0;
|
||||
dx(X_y) = 0;
|
||||
dx(X_vx) = 0;
|
||||
dx(X_vy) = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
_x += dx;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::baroCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_baro > BARO_TIMEOUT) {
|
||||
if (_baroInitialized) {
|
||||
_baroInitialized = false;
|
||||
_baroStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] baro timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
186
src/modules/local_position_estimator/sensors/flow.cpp
Normal file
186
src/modules/local_position_estimator/sensors/flow.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,186 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
// mavlink pub
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const uint32_t REQ_FLOW_INIT_COUNT = 10;
|
||||
static const uint32_t FLOW_TIMEOUT = 1000000; // 1 s
|
||||
|
||||
// minimum flow altitude
|
||||
static const float flow_min_agl = 0.3;
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::flowInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_flow> y;
|
||||
|
||||
if (flowMeasure(y) != OK) {
|
||||
_flowQStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_flowQStats.getCount() > REQ_FLOW_INIT_COUNT) {
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] flow init: "
|
||||
"quality %d std %d",
|
||||
int(_flowQStats.getMean()(0)),
|
||||
int(_flowQStats.getStdDev()(0)));
|
||||
_flowInitialized = true;
|
||||
_flowFault = FAULT_NONE;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::flowMeasure(Vector<float, n_y_flow> &y)
|
||||
{
|
||||
// check for agl
|
||||
if (agl() < flow_min_agl) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// check quality
|
||||
float qual = _sub_flow.get().quality;
|
||||
|
||||
if (qual < _flow_min_q.get()) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// calculate range to center of image for flow
|
||||
float d = 0;
|
||||
|
||||
if (_lidarInitialized && (_lidarFault < fault_lvl_disable)) {
|
||||
d = _sub_lidar->get().current_distance
|
||||
+ (_lidar_z_offset.get() - _flow_z_offset.get());
|
||||
|
||||
} else if (_sonarInitialized && (_sonarFault < fault_lvl_disable)) {
|
||||
d = _sub_sonar->get().current_distance
|
||||
+ (_sonar_z_offset.get() - _flow_z_offset.get());
|
||||
|
||||
} else {
|
||||
// no valid distance data
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// check for global accuracy
|
||||
if (_gpsInitialized) {
|
||||
double lat = _sub_gps.get().lat * 1.0e-7;
|
||||
double lon = _sub_gps.get().lon * 1.0e-7;
|
||||
float px = 0;
|
||||
float py = 0;
|
||||
map_projection_project(&_map_ref, lat, lon, &px, &py);
|
||||
Vector2f delta(px - _flowX, py - _flowY);
|
||||
|
||||
if (delta.norm() > 3) {
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub,
|
||||
"[lpe] flow too far from GPS, disabled");
|
||||
_flowInitialized = false;
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// optical flow in x, y axis
|
||||
float flow_x_rad = _sub_flow.get().pixel_flow_x_integral;
|
||||
float flow_y_rad = _sub_flow.get().pixel_flow_y_integral;
|
||||
|
||||
// angular rotation in x, y axis
|
||||
float gyro_x_rad = _flow_gyro_x_high_pass.update(
|
||||
_sub_flow.get().gyro_x_rate_integral);
|
||||
float gyro_y_rad = _flow_gyro_y_high_pass.update(
|
||||
_sub_flow.get().gyro_y_rate_integral);
|
||||
|
||||
// compute velocities in camera frame using ground distance
|
||||
// assume camera frame is body frame
|
||||
Vector3f delta_b(
|
||||
-(flow_x_rad - gyro_x_rad)*d,
|
||||
-(flow_y_rad - gyro_y_rad)*d,
|
||||
0);
|
||||
|
||||
// rotation of flow from body to nav frame
|
||||
Matrix3f R_nb(_sub_att.get().R);
|
||||
Vector3f delta_n = R_nb * delta_b;
|
||||
|
||||
// flow integration
|
||||
_flowX += delta_n(0);
|
||||
_flowY += delta_n(1);
|
||||
|
||||
// measurement
|
||||
y(Y_flow_x) = _flowX;
|
||||
y(Y_flow_y) = _flowY;
|
||||
|
||||
_flowQStats.update(Scalarf(_sub_flow.get().quality));
|
||||
|
||||
// imporant to timestamp flow even if distance is bad
|
||||
_time_last_flow = _timeStamp;
|
||||
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::flowCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure flow
|
||||
Vector<float, n_y_flow> y;
|
||||
|
||||
if (flowMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// flow measurement matrix and noise matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_flow, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
C(Y_flow_x, X_x) = 1;
|
||||
C(Y_flow_y, X_y) = 1;
|
||||
|
||||
Matrix<float, n_y_flow, n_y_flow> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
R(Y_flow_x, Y_flow_x) =
|
||||
_flow_xy_stddev.get() * _flow_xy_stddev.get();
|
||||
R(Y_flow_y, Y_flow_y) =
|
||||
_flow_xy_stddev.get() * _flow_xy_stddev.get();
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Vector<float, 2> r = y - C * _x;
|
||||
|
||||
// residual covariance, (inverse)
|
||||
Matrix<float, n_y_flow, n_y_flow> S_I =
|
||||
inv<float, n_y_flow>(C * _P * C.transpose() + R);
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_flow]) {
|
||||
if (_flowFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] flow fault, beta %5.2f", double(beta));
|
||||
_flowFault = FAULT_MINOR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} else if (_flowFault) {
|
||||
_flowFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] flow OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (_flowFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_flow> K =
|
||||
_P * C.transpose() * S_I;
|
||||
_x += K * r;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
|
||||
} else {
|
||||
// reset flow integral to current estimate of position
|
||||
// if a fault occurred
|
||||
_flowX = _x(X_x);
|
||||
_flowY = _x(X_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::flowCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_flow > FLOW_TIMEOUT) {
|
||||
if (_flowInitialized) {
|
||||
_flowInitialized = false;
|
||||
_flowQStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] flow timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
196
src/modules/local_position_estimator/sensors/gps.cpp
Normal file
196
src/modules/local_position_estimator/sensors/gps.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,196 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const uint32_t REQ_GPS_INIT_COUNT = 10;
|
||||
static const uint32_t GPS_TIMEOUT = 1000000; // 1.0 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::gpsInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<double, n_y_gps> y;
|
||||
|
||||
if (gpsMeasure(y) != OK) {
|
||||
_gpsStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_gpsStats.getCount() > REQ_GPS_INIT_COUNT) {
|
||||
double gpsLatHome = _gpsStats.getMean()(0);
|
||||
double gpsLonHome = _gpsStats.getMean()(1);
|
||||
|
||||
if (!_receivedGps) {
|
||||
_receivedGps = true;
|
||||
map_projection_init(&_map_ref, gpsLatHome, gpsLonHome);
|
||||
}
|
||||
|
||||
_gpsAltHome = _gpsStats.getMean()(2);
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] gps init "
|
||||
"lat %6.2f lon %6.2f alt %5.1f m",
|
||||
gpsLatHome,
|
||||
gpsLonHome,
|
||||
double(_gpsAltHome));
|
||||
_gpsInitialized = true;
|
||||
_gpsFault = FAULT_NONE;
|
||||
_gpsStats.reset();
|
||||
|
||||
if (!_altHomeInitialized) {
|
||||
_altHomeInitialized = true;
|
||||
_altHome = _gpsAltHome;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::gpsMeasure(Vector<double, n_y_gps> &y)
|
||||
{
|
||||
// check for good gps signal
|
||||
uint8_t nSat = _sub_gps.get().satellites_used;
|
||||
float eph = _sub_gps.get().eph;
|
||||
|
||||
if (nSat < 6 || eph > _gps_eph_max.get()) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// gps measurement
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(0) = _sub_gps.get().lat * 1e-7;
|
||||
y(1) = _sub_gps.get().lon * 1e-7;
|
||||
y(2) = _sub_gps.get().alt * 1e-3;
|
||||
y(3) = _sub_gps.get().vel_n_m_s;
|
||||
y(4) = _sub_gps.get().vel_e_m_s;
|
||||
y(5) = _sub_gps.get().vel_d_m_s;
|
||||
|
||||
// increament sums for mean
|
||||
_gpsStats.update(y);
|
||||
_time_last_gps = _timeStamp;
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::gpsCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<double, n_y_gps> y_global;
|
||||
|
||||
if (gpsMeasure(y_global) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// gps measurement in local frame
|
||||
double lat = y_global(0);
|
||||
double lon = y_global(1);
|
||||
float alt = y_global(2);
|
||||
float px = 0;
|
||||
float py = 0;
|
||||
float pz = -(alt - _gpsAltHome);
|
||||
map_projection_project(&_map_ref, lat, lon, &px, &py);
|
||||
Vector<float, 6> y;
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(0) = px;
|
||||
y(1) = py;
|
||||
y(2) = pz;
|
||||
y(3) = y_global(3);
|
||||
y(4) = y_global(4);
|
||||
y(5) = y_global(5);
|
||||
|
||||
// gps measurement matrix, measures position and velocity
|
||||
Matrix<float, n_y_gps, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
C(Y_gps_x, X_x) = 1;
|
||||
C(Y_gps_y, X_y) = 1;
|
||||
C(Y_gps_z, X_z) = 1;
|
||||
C(Y_gps_vx, X_vx) = 1;
|
||||
C(Y_gps_vy, X_vy) = 1;
|
||||
C(Y_gps_vz, X_vz) = 1;
|
||||
|
||||
// gps covariance matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_gps, n_y_gps> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
|
||||
// default to parameter, use gps cov if provided
|
||||
float var_xy = _gps_xy_stddev.get() * _gps_xy_stddev.get();
|
||||
float var_z = _gps_z_stddev.get() * _gps_z_stddev.get();
|
||||
float var_vxy = _gps_vxy_stddev.get() * _gps_vxy_stddev.get();
|
||||
float var_vz = _gps_vz_stddev.get() * _gps_vz_stddev.get();
|
||||
|
||||
// if field is not zero, set it to the value provided
|
||||
if (_sub_gps.get().eph > 1e-3f) {
|
||||
var_xy = _sub_gps.get().eph * _sub_gps.get().eph;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (_sub_gps.get().epv > 1e-3f) {
|
||||
var_z = _sub_gps.get().epv * _sub_gps.get().epv;
|
||||
}
|
||||
|
||||
R(0, 0) = var_xy;
|
||||
R(1, 1) = var_xy;
|
||||
R(2, 2) = var_z;
|
||||
R(3, 3) = var_vxy;
|
||||
R(4, 4) = var_vxy;
|
||||
R(5, 5) = var_vz;
|
||||
|
||||
// get delayed x and P
|
||||
float t_delay = 0;
|
||||
int i = 0;
|
||||
|
||||
for (i = 1; i < HIST_LEN; i++) {
|
||||
t_delay = 1.0e-6f * (_timeStamp - _tDelay.get(i)(0, 0));
|
||||
|
||||
if (t_delay > _gps_delay.get()) {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if you are 3 steps past the delay you wanted, this
|
||||
// data is probably too old to use
|
||||
if (t_delay > GPS_DELAY_MAX) {
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] gps delayed data too old: %8.4f", double(t_delay));
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Vector<float, n_x> x0 = _xDelay.get(i);
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Vector<float, n_y_gps> r = y - C * x0;
|
||||
Matrix<float, n_y_gps, n_y_gps> S_I = inv<float, 6>(C * _P * C.transpose() + R);
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_gps]) {
|
||||
if (_gpsFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] gps fault, beta: %5.2f", double(beta));
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] r: %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f",
|
||||
//double(r(0)), double(r(1)), double(r(2)),
|
||||
//double(r(3)), double(r(4)), double(r(5)));
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] S_I: %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f",
|
||||
//double(S_I(0, 0)), double(S_I(1, 1)), double(S_I(2, 2)),
|
||||
//double(S_I(3, 3)), double(S_I(4, 4)), double(S_I(5, 5)));
|
||||
_gpsFault = FAULT_MINOR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} else if (_gpsFault) {
|
||||
_gpsFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] GPS OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no hard fault
|
||||
if (_gpsFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_gps> K = _P * C.transpose() * S_I;
|
||||
_x += K * r;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::gpsCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_gps > GPS_TIMEOUT) {
|
||||
if (_gpsInitialized) {
|
||||
_gpsInitialized = false;
|
||||
_gpsStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] GPS timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
134
src/modules/local_position_estimator/sensors/lidar.cpp
Normal file
134
src/modules/local_position_estimator/sensors/lidar.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,134 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
//
|
||||
static const uint32_t REQ_LIDAR_INIT_COUNT = 10;
|
||||
static const uint32_t LIDAR_TIMEOUT = 1000000; // 1.0 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::lidarInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_lidar> y;
|
||||
|
||||
if (lidarMeasure(y) != OK) {
|
||||
_lidarStats.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_lidarStats.getCount() > REQ_LIDAR_INIT_COUNT) {
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] lidar init: "
|
||||
"mean %d cm stddev %d cm",
|
||||
int(100 * _lidarStats.getMean()(0)),
|
||||
int(100 * _lidarStats.getStdDev()(0)));
|
||||
_lidarInitialized = true;
|
||||
_lidarFault = FAULT_NONE;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::lidarMeasure(Vector<float, n_y_lidar> &y)
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
float d = _sub_lidar->get().current_distance + _lidar_z_offset.get();
|
||||
warnx("d %10.2g, lidar z offset %10.2g\n", double(d), double(_lidar_z_offset.get()));
|
||||
float eps = 0.01f;
|
||||
float min_dist = _sub_lidar->get().min_distance + eps;
|
||||
float max_dist = _sub_lidar->get().max_distance - eps;
|
||||
|
||||
// check for bad data
|
||||
if (d > max_dist || d < min_dist) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// update stats
|
||||
_lidarStats.update(Scalarf(d));
|
||||
_time_last_lidar = _timeStamp;
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(0) = d;
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::lidarCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure lidar
|
||||
Vector<float, n_y_lidar> y;
|
||||
|
||||
if (lidarMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// account for leaning
|
||||
y(0) = y(0) *
|
||||
cosf(_sub_att.get().roll) *
|
||||
cosf(_sub_att.get().pitch);
|
||||
|
||||
// measurement matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_lidar, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
// y = -(z - tz)
|
||||
// TODO could add trig to make this an EKF correction
|
||||
C(Y_lidar_z, X_z) = -1; // measured altitude, negative down dir.
|
||||
C(Y_lidar_z, X_tz) = 1; // measured altitude, negative down dir.
|
||||
|
||||
// use parameter covariance unless sensor provides reasonable value
|
||||
Matrix<float, n_y_lidar, n_y_lidar> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
float cov = _sub_lidar->get().covariance;
|
||||
|
||||
if (cov < 1.0e-3f) {
|
||||
R(0, 0) = _lidar_z_stddev.get() * _lidar_z_stddev.get();
|
||||
|
||||
} else {
|
||||
R(0, 0) = cov;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Matrix<float, n_y_lidar, n_y_lidar> S_I = inv<float, n_y_lidar>((C * _P * C.transpose()) + R);
|
||||
Vector<float, n_y_lidar> r = y - C * _x;
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_lidar]) {
|
||||
if (_lidarFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
_lidarFault = FAULT_MINOR;
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] lidar fault, beta %5.2f", double(beta));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// abort correction
|
||||
return;
|
||||
|
||||
} else if (_lidarFault) { // disable fault if ok
|
||||
_lidarFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] lidar OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no fault
|
||||
if (_lidarFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_lidar> K = _P * C.transpose() * S_I;
|
||||
Vector<float, n_x> dx = K * r;
|
||||
|
||||
if (!_canEstimateXY) {
|
||||
dx(X_x) = 0;
|
||||
dx(X_y) = 0;
|
||||
dx(X_vx) = 0;
|
||||
dx(X_vy) = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
_x += dx;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::lidarCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_lidar > LIDAR_TIMEOUT) {
|
||||
if (_lidarInitialized) {
|
||||
_lidarInitialized = false;
|
||||
_lidarStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] lidar timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
115
src/modules/local_position_estimator/sensors/mocap.cpp
Normal file
115
src/modules/local_position_estimator/sensors/mocap.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,115 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const uint32_t REQ_MOCAP_INIT_COUNT = 20;
|
||||
static const uint32_t MOCAP_TIMEOUT = 200000; // 0.2 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::mocapInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_mocap> y;
|
||||
|
||||
if (mocapMeasure(y) != OK) {
|
||||
_mocapStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_mocapStats.getCount() > REQ_MOCAP_INIT_COUNT) {
|
||||
_mocapHome = _mocapStats.getMean();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] mocap position init: "
|
||||
"%5.2f, %5.2f, %5.2f m std %5.2f, %5.2f, %5.2f m",
|
||||
double(_mocapStats.getMean()(0)),
|
||||
double(_mocapStats.getMean()(1)),
|
||||
double(_mocapStats.getMean()(2)),
|
||||
double(_mocapStats.getStdDev()(0)),
|
||||
double(_mocapStats.getStdDev()(1)),
|
||||
double(_mocapStats.getStdDev()(2)));
|
||||
_mocapInitialized = true;
|
||||
_mocapFault = FAULT_NONE;
|
||||
|
||||
if (!_altHomeInitialized) {
|
||||
_altHomeInitialized = true;
|
||||
_altHome = _mocapHome(2);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::mocapMeasure(Vector<float, n_y_mocap> &y)
|
||||
{
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(Y_mocap_x) = _sub_mocap.get().x;
|
||||
y(Y_mocap_y) = _sub_mocap.get().y;
|
||||
y(Y_mocap_z) = _sub_mocap.get().z;
|
||||
_mocapStats.update(y);
|
||||
_time_last_mocap = _sub_mocap.get().timestamp_boot;
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::mocapCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_mocap> y;
|
||||
|
||||
if (mocapMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// make measurement relative to home
|
||||
y -= _mocapHome;
|
||||
|
||||
// mocap measurement matrix, measures position
|
||||
Matrix<float, n_y_mocap, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
C(Y_mocap_x, X_x) = 1;
|
||||
C(Y_mocap_y, X_y) = 1;
|
||||
C(Y_mocap_z, X_z) = 1;
|
||||
|
||||
// noise matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_mocap, n_y_mocap> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
float mocap_p_var = _mocap_p_stddev.get()* \
|
||||
_mocap_p_stddev.get();
|
||||
R(Y_mocap_x, Y_mocap_x) = mocap_p_var;
|
||||
R(Y_mocap_y, Y_mocap_y) = mocap_p_var;
|
||||
R(Y_mocap_z, Y_mocap_z) = mocap_p_var;
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Matrix<float, n_y_mocap, n_y_mocap> S_I = inv<float, n_y_mocap>((C * _P * C.transpose()) + R);
|
||||
Matrix<float, n_y_mocap, 1> r = y - C * _x;
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_mocap]) {
|
||||
if (_mocapFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] mocap fault, beta %5.2f", double(beta));
|
||||
_mocapFault = FAULT_MINOR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} else if (_mocapFault) {
|
||||
_mocapFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] mocap OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no fault
|
||||
if (_mocapFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_mocap> K = _P * C.transpose() * S_I;
|
||||
_x += K * r;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::mocapCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_mocap > MOCAP_TIMEOUT) {
|
||||
if (_mocapInitialized) {
|
||||
_mocapInitialized = false;
|
||||
_mocapStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] mocap timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
141
src/modules/local_position_estimator/sensors/sonar.cpp
Normal file
141
src/modules/local_position_estimator/sensors/sonar.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,141 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const int REQ_SONAR_INIT_COUNT = 10;
|
||||
static const uint32_t SONAR_TIMEOUT = 1000000; // 1.0 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::sonarInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_sonar> y;
|
||||
|
||||
if (sonarMeasure(y) != OK) {
|
||||
_sonarStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// if finished
|
||||
if (_sonarStats.getCount() > REQ_SONAR_INIT_COUNT) {
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] sonar init "
|
||||
"mean %d cm std %d cm",
|
||||
int(100 * _sonarStats.getMean()(0)),
|
||||
int(100 * _sonarStats.getStdDev()(0)));
|
||||
_sonarInitialized = true;
|
||||
_sonarFault = FAULT_NONE;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::sonarMeasure(Vector<float, n_y_sonar> &y)
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
float d = _sub_sonar->get().current_distance + _sonar_z_offset.get();
|
||||
float eps = 0.01f;
|
||||
float min_dist = _sub_sonar->get().min_distance + eps;
|
||||
float max_dist = _sub_sonar->get().max_distance - eps;
|
||||
|
||||
// check for bad data
|
||||
if (d > max_dist || d < min_dist) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// update stats
|
||||
_sonarStats.update(Scalarf(d));
|
||||
_time_last_sonar = _timeStamp;
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(0) = d *
|
||||
cosf(_sub_att.get().roll) *
|
||||
cosf(_sub_att.get().pitch);
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::sonarCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_sonar> y;
|
||||
|
||||
if (sonarMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// do not use sonar if lidar is active
|
||||
//if (_lidarInitialized && (_lidarFault < fault_lvl_disable)) { return; }
|
||||
|
||||
// calculate covariance
|
||||
float cov = _sub_sonar->get().covariance;
|
||||
|
||||
if (cov < 1.0e-3f) {
|
||||
// use sensor value if reasoanble
|
||||
cov = _sonar_z_stddev.get() * _sonar_z_stddev.get();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// sonar measurement matrix and noise matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_sonar, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
// y = -(z - tz)
|
||||
// TODO could add trig to make this an EKF correction
|
||||
C(Y_sonar_z, X_z) = -1; // measured altitude, negative down dir.
|
||||
C(Y_sonar_z, X_tz) = 1; // measured altitude, negative down dir.
|
||||
|
||||
// covariance matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_sonar, n_y_sonar> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
R(0, 0) = cov;
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Vector<float, n_y_sonar> r = y - C * _x;
|
||||
|
||||
// residual covariance, (inverse)
|
||||
Matrix<float, n_y_sonar, n_y_sonar> S_I =
|
||||
inv<float, n_y_sonar>(C * _P * C.transpose() + R);
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_sonar]) {
|
||||
if (_sonarFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
_sonarFault = FAULT_MINOR;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] sonar fault, beta %5.2f", double(beta));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// abort correction
|
||||
return;
|
||||
|
||||
} else if (_sonarFault) {
|
||||
_sonarFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] sonar OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no fault
|
||||
if (_sonarFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_sonar> K =
|
||||
_P * C.transpose() * S_I;
|
||||
Vector<float, n_x> dx = K * r;
|
||||
|
||||
if (!_canEstimateXY) {
|
||||
dx(X_x) = 0;
|
||||
dx(X_y) = 0;
|
||||
dx(X_vx) = 0;
|
||||
dx(X_vy) = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
_x += dx;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::sonarCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_sonar > SONAR_TIMEOUT) {
|
||||
if (_sonarInitialized) {
|
||||
_sonarInitialized = false;
|
||||
_sonarStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] sonar timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
113
src/modules/local_position_estimator/sensors/vision.cpp
Normal file
113
src/modules/local_position_estimator/sensors/vision.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,113 @@
|
||||
#include "../BlockLocalPositionEstimator.hpp"
|
||||
#include <systemlib/mavlink_log.h>
|
||||
#include <matrix/math.hpp>
|
||||
|
||||
extern orb_advert_t mavlink_log_pub;
|
||||
|
||||
// required number of samples for sensor
|
||||
// to initialize
|
||||
static const uint32_t REQ_VISION_INIT_COUNT = 20;
|
||||
static const uint32_t VISION_TIMEOUT = 500000; // 0.5 s
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::visionInit()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_vision> y;
|
||||
|
||||
if (visionMeasure(y) != OK) {
|
||||
_visionStats.reset();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// increament sums for mean
|
||||
if (_visionStats.getCount() > REQ_VISION_INIT_COUNT) {
|
||||
_visionHome = _visionStats.getMean();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] vision position init: "
|
||||
"%5.2f %5.2f %5.2f m std %5.2f %5.2f %5.2f m",
|
||||
double(_visionStats.getMean()(0)),
|
||||
double(_visionStats.getMean()(1)),
|
||||
double(_visionStats.getMean()(2)),
|
||||
double(_visionStats.getStdDev()(0)),
|
||||
double(_visionStats.getStdDev()(1)),
|
||||
double(_visionStats.getStdDev()(2)));
|
||||
_visionInitialized = true;
|
||||
_visionFault = FAULT_NONE;
|
||||
|
||||
if (!_altHomeInitialized) {
|
||||
_altHomeInitialized = true;
|
||||
_altHome = _visionHome(2);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int BlockLocalPositionEstimator::visionMeasure(Vector<float, n_y_vision> &y)
|
||||
{
|
||||
y.setZero();
|
||||
y(Y_vision_x) = _sub_vision_pos.get().x;
|
||||
y(Y_vision_y) = _sub_vision_pos.get().y;
|
||||
y(Y_vision_z) = _sub_vision_pos.get().z;
|
||||
_visionStats.update(y);
|
||||
_time_last_vision_p = _sub_vision_pos.get().timestamp_boot;
|
||||
return OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::visionCorrect()
|
||||
{
|
||||
// measure
|
||||
Vector<float, n_y_vision> y;
|
||||
|
||||
if (visionMeasure(y) != OK) { return; }
|
||||
|
||||
// make measurement relative to home
|
||||
y -= _visionHome;
|
||||
|
||||
// vision measurement matrix, measures position
|
||||
Matrix<float, n_y_vision, n_x> C;
|
||||
C.setZero();
|
||||
C(Y_vision_x, X_x) = 1;
|
||||
C(Y_vision_y, X_y) = 1;
|
||||
C(Y_vision_z, X_z) = 1;
|
||||
|
||||
// noise matrix
|
||||
Matrix<float, n_y_vision, n_y_vision> R;
|
||||
R.setZero();
|
||||
R(Y_vision_x, Y_vision_x) = _vision_xy_stddev.get() * _vision_xy_stddev.get();
|
||||
R(Y_vision_y, Y_vision_y) = _vision_xy_stddev.get() * _vision_xy_stddev.get();
|
||||
R(Y_vision_z, Y_vision_z) = _vision_z_stddev.get() * _vision_z_stddev.get();
|
||||
|
||||
// residual
|
||||
Matrix<float, n_y_vision, n_y_vision> S_I = inv<float, n_y_vision>((C * _P * C.transpose()) + R);
|
||||
Matrix<float, n_y_vision, 1> r = y - C * _x;
|
||||
|
||||
// fault detection
|
||||
float beta = (r.transpose() * (S_I * r))(0, 0);
|
||||
|
||||
if (beta > BETA_TABLE[n_y_vision]) {
|
||||
if (_visionFault < FAULT_MINOR) {
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] vision position fault, beta %5.2f", double(beta));
|
||||
_visionFault = FAULT_MINOR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} else if (_visionFault) {
|
||||
_visionFault = FAULT_NONE;
|
||||
//mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] vision position OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// kalman filter correction if no fault
|
||||
if (_visionFault < fault_lvl_disable) {
|
||||
Matrix<float, n_x, n_y_vision> K = _P * C.transpose() * S_I;
|
||||
_x += K * r;
|
||||
_P -= K * C * _P;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void BlockLocalPositionEstimator::visionCheckTimeout()
|
||||
{
|
||||
if (_timeStamp - _time_last_vision_p > VISION_TIMEOUT) {
|
||||
if (_visionInitialized) {
|
||||
_visionInitialized = false;
|
||||
_visionStats.reset();
|
||||
mavlink_and_console_log_info(&mavlink_log_pub, "[lpe] vision position timeout ");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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