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Continued Madgwick filter implementation
This commit is contained in:
parent
3a9f2eff21
commit
2a0b244500
@ -10,6 +10,8 @@
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#include <sta/math/quaternion.hpp>
|
#include <sta/math/quaternion.hpp>
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||||||
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#include <cstdint>
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||||||
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namespace sta
|
namespace sta
|
||||||
{
|
{
|
||||||
namespace math
|
namespace math
|
||||||
@ -22,7 +24,7 @@ namespace sta
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|||||||
* @param n
|
* @param n
|
||||||
* @param alpha
|
* @param alpha
|
||||||
*/
|
*/
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||||||
MadgwickFilter(Quaternion state, uint32_t n, float alpha);
|
MadgwickFilter(Quaternion state, Quaternion direction, uint32_t n, float alpha);
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||||||
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/**
|
/**
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||||||
* @brief Predicts the next step using rotation rate ingegration.
|
* @brief Predicts the next step using rotation rate ingegration.
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||||||
@ -36,7 +38,10 @@ namespace sta
|
|||||||
|
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||||||
void correct(float dx, float dy, float dz);
|
void correct(float dx, float dy, float dz);
|
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private:
|
private:
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|
Quaternion objective(Quaternion q, Quaternion s);
|
||||||
|
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Quaternion state_;
|
Quaternion state_;
|
||||||
|
Quaternion direction_;
|
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uint32_t n_;
|
uint32_t n_;
|
||||||
float alpha_;
|
float alpha_;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
@ -14,24 +14,60 @@ namespace sta
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|||||||
class Quaternion
|
class Quaternion
|
||||||
{
|
{
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public:
|
public:
|
||||||
|
/**
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||||||
|
* @brief Construct a new Quaternion object
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||||||
|
*
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|
* @param w
|
||||||
|
* @param x
|
||||||
|
* @param y
|
||||||
|
* @param z
|
||||||
|
*/
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Quaternion(float w, float x, float y, float z);
|
Quaternion(float w, float x, float y, float z);
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||||||
|
|
||||||
|
/**
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||||||
|
* @brief Construct a new Quaternion object
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||||||
|
*
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|
*/
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Quaternion();
|
Quaternion();
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
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|
* @brief
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param dt
|
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|
* @param ox
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|
* @param oy
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|
* @param oz
|
||||||
|
* @return Quaternion
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*/
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Quaternion integrate(float dt, float ox, float oy, float oz);
|
Quaternion integrate(float dt, float ox, float oy, float oz);
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||||||
|
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||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @return Quaternion
|
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|
*/
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static Quaternion unit();
|
static Quaternion unit();
|
||||||
|
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||||||
|
/**
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||||||
|
* @brief
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @return float
|
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|
*/
|
||||||
float norm();
|
float norm();
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @return Quaternion
|
||||||
|
*/
|
||||||
Quaternion normalized();
|
Quaternion normalized();
|
||||||
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Quaternion operator*(const Quaternion& quat);
|
Quaternion conjugate();
|
||||||
Quaternion operator+(const Quaternion& quat);
|
|
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||||||
public:
|
public:
|
||||||
float x, y, z, w;
|
float x, y, z, w;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion operator-(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2);
|
||||||
Quaternion operator+(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2);
|
Quaternion operator+(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2);
|
||||||
Quaternion operator*(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2);
|
Quaternion operator*(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2);
|
||||||
Quaternion operator*(const Quaternion& quat, float scalar);
|
Quaternion operator*(const Quaternion& quat, float scalar);
|
||||||
|
@ -6,13 +6,15 @@
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|||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
#include <sta/math/algorithms/attitude/madgwick.hpp>
|
#include <sta/math/algorithms/attitude/madgwick.hpp>
|
||||||
|
#include <sta/math/linalg/matrix.hpp>
|
||||||
|
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||||||
namespace sta
|
namespace sta
|
||||||
{
|
{
|
||||||
namespace math
|
namespace math
|
||||||
{
|
{
|
||||||
MadgwickFilter::MadgwickFilter(Quaternion state, uint32_t n, float alpha)
|
MadgwickFilter::MadgwickFilter(Quaternion state, Quaternion direction, uint32_t n, float alpha)
|
||||||
: state_{state.normalized()},
|
: state_{state},
|
||||||
|
direction_{direction},
|
||||||
n_{n},
|
n_{n},
|
||||||
alpha_{alpha}
|
alpha_{alpha}
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -24,9 +26,20 @@ namespace sta
|
|||||||
state_ = state_ + 0.5f * (state_ * Quaternion(0, ox, oy, oz)) * dt;
|
state_ = state_ + 0.5f * (state_ * Quaternion(0, ox, oy, oz)) * dt;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion MadgwickFilter::objective(Quaternion q, Quaternion s)
|
||||||
|
{
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|
return q.conjugate() * direction_ * q - s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
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||||||
void MadgwickFilter::correct(float dx, float dy, float dz)
|
void MadgwickFilter::correct(float dx, float dy, float dz)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
Quaternion q;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint32_t i = 0; i < n_; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -71,14 +71,14 @@ namespace sta
|
|||||||
return Quaternion(w / n, x / n, y / n, z / n);
|
return Quaternion(w / n, x / n, y / n, z / n);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
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||||||
Quaternion Quaternion::operator*(const Quaternion& quat)
|
Quaternion Quaternion::conjugate()
|
||||||
{
|
{
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||||||
float rw = w * quat.w - x * quat.x + y * quat.y + z * quat.z;
|
return Quaternion(w, -x, -y, -z);
|
||||||
float rx = w * quat.x + x * quat.w + y * quat.z - z * quat.y;
|
}
|
||||||
float ry = w * quat.y - x * quat.z + y * quat.w + z * quat.x;
|
|
||||||
float rz = w * quat.z - x * quat.y - y * quat.x + z * quat.w;
|
|
||||||
|
|
||||||
return Quaternion(rw, rx, ry, rz);
|
Quaternion operator-(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return Quaternion(q1.w - q2.w, q1.x - q2.x, q1.y - q2.y, q1.z - q2.z);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
Quaternion operator*(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2)
|
Quaternion operator*(const Quaternion& q1, const Quaternion& q2)
|
||||||
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