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synced 2025-06-13 11:16:00 +00:00
Added attitude determination
This commit is contained in:
parent
570685b0bb
commit
dec530a7df
37
include/sta/math/algorithms/attitude/integrate.hpp
Normal file
37
include/sta/math/algorithms/attitude/integrate.hpp
Normal file
@ -0,0 +1,37 @@
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/*
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* integrate.hpp
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*
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* Created on: Jun 17, 2024
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|
* Author: Dario
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*/
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#ifndef STA_MATHS_ATTITUDE_INTEGRATE_HPP
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#define STA_MATHS_ATTITUDE_INTEGRATE_HPP
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#include <sta/math/quaternion.hpp>
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#include <sta/time.hpp>
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namespace sta
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{
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namespace math
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|
{
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|
class AttitudeModel
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|
{
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public:
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||||||
|
AttitudeModel(Quaternion state, float alpha = 1.0f);
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||||||
|
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||||||
|
Quaternion update(float dt, float ox, float oy, float oz);
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||||||
|
|
||||||
|
Quaternion update(float ox, float oy, float oz);
|
||||||
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||||||
|
Quaternion getAttitude();
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private:
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|
Quaternion state_;
|
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|
float alpha_;
|
||||||
|
float time_;
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||||||
|
};
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||||||
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} // namespace math
|
||||||
|
} // namespace sta
|
||||||
|
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||||||
|
#endif // STA_MATHS_ATTITUDE_INTEGRATE_HPP
|
@ -58,9 +58,7 @@ struct matrix
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|||||||
matrix operator-(matrix);
|
matrix operator-(matrix);
|
||||||
|
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
} // namespace math
|
} // namespace math
|
||||||
|
|
||||||
} // namespace sta
|
} // namespace sta
|
||||||
|
|
||||||
#endif /* INC_MATRIX_HPP_ */
|
#endif /* INC_MATRIX_HPP_ */
|
||||||
|
35
include/sta/math/quaternion.hpp
Normal file
35
include/sta/math/quaternion.hpp
Normal file
@ -0,0 +1,35 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* quaternion.hpp
|
||||||
|
*
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* Created on: Jun 17, 2024
|
||||||
|
* Author: Dario
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|
*/
|
||||||
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||||||
|
#ifndef STA_PEAK_QUATERNION_HPP
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#define STA_PEAK_QUATERNION_HPP
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|
namespace sta
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|
{
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|
namespace math {
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|
class Quaternion
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|
{
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|
public:
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||||||
|
Quaternion(float w, float x, float y, float z);
|
||||||
|
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|
Quaternion();
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|
static Quaternion unit();
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float norm();
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|
Quaternion normalized();
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Quaternion operator+(const Quaternion& quat);
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|
Quaternion operator*(float scalar);
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|
public:
|
||||||
|
float x, y, z, w;
|
||||||
|
};
|
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|
} // namespace math
|
||||||
|
} // namespace sta
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif /* STA_PEAK_QUATERNION_HPP */
|
75
src/algorithms/attitude/integrate.cpp
Normal file
75
src/algorithms/attitude/integrate.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,75 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* integrate.cpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Created on: Jun 17, 2024
|
||||||
|
* Author: Dario
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|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <sta/math/algorithms/attitude/integrate.hpp>
|
||||||
|
#include <sta/math/linalg/matrix.hpp>
|
||||||
|
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||||||
|
#include <math.h>
|
||||||
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|
namespace sta
|
||||||
|
{
|
||||||
|
namespace math
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||||||
|
{
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|
AttitudeModel::AttitudeModel(Quaternion state, float alpha /* = 1.0f */)
|
||||||
|
: state_{state},
|
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|
alpha_{alpha},
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||||||
|
time_{sta::timeUs() / 1000000.0f}
|
||||||
|
{
|
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|
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
Quaternion AttitudeModel::update(float dt, float ox, float oy, float oz)
|
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|
{
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|
if (dt < 0.0000001)
|
||||||
|
return state_;
|
||||||
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|
time_ += dt;
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||||||
|
ox *= (M_PI / 180.0f);
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||||||
|
oy *= (M_PI / 180.0f);
|
||||||
|
oz *= (M_PI / 180.0f);
|
||||||
|
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||||||
|
float norm = sqrt(fmax(ox*ox + oy*oy + oz*oz, 0.000001));
|
||||||
|
float dt2 = dt / 2;
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|
float cosDt2 = cos(norm * dt2);
|
||||||
|
float sinDt2 = 1/norm * sin(norm * dt2);
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||||||
|
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|
float mat[16] = {
|
||||||
|
cosDt2, -sinDt2*ox, -sinDt2*oy, -sinDt2*oz,
|
||||||
|
sinDt2*ox, cosDt2, sinDt2*oz, -sinDt2*oy,
|
||||||
|
sinDt2*oy, -sinDt2*oz, cosDt2, sinDt2*ox,
|
||||||
|
sinDt2*oz, sinDt2*oy, -sinDt2*ox, cosDt2
|
||||||
|
};
|
||||||
|
matrix F(4, 4, mat);
|
||||||
|
|
||||||
|
float quat[4] = {
|
||||||
|
state_.w, state_.x, state_.y, state_.z
|
||||||
|
};
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||||||
|
matrix qold(4, 1, quat);
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||||||
|
matrix qnew = F * qold;
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|
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||||||
|
state_ = Quaternion(qnew[0], qnew[1], qnew[2], qnew[3]).normalized();
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||||||
|
|
||||||
|
return state_;
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
Quaternion AttitudeModel::update(float ox, float oy, float oz)
|
||||||
|
{
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||||||
|
return update(timeUs() / 1000000.0f - time_, ox, oy, oz);
|
||||||
|
}
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|
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|
Quaternion AttitudeModel::getAttitude()
|
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|
{
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|
return state_;
|
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|
}
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} // namespace math
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|
} // namespace sta
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||||||
|
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||||||
|
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||||||
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|
57
src/quaternion.cpp
Normal file
57
src/quaternion.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,57 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* quaternion.cpp
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Created on: Jun 17, 2024
|
||||||
|
* Author: Dario
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|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <sta/math/quaternion.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <math.h>
|
||||||
|
|
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|
namespace sta
|
||||||
|
{
|
||||||
|
namespace math
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Quaternion::Quaternion(float w, float x, float y, float z)
|
||||||
|
: x{x}, y{y}, z{z}, w{w}
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion::Quaternion()
|
||||||
|
: x{0}, y{0}, z{0}, w{1}
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion Quaternion::unit()
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|
{
|
||||||
|
return Quaternion();
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
float Quaternion::norm()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return sqrtf(x*x + y*y + z*z + w*w);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion Quaternion::normalized()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
float n = norm();
|
||||||
|
|
||||||
|
return Quaternion(w / n, x / n, y / n, z / n);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion Quaternion::operator+(const Quaternion& quat)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return Quaternion(x + quat.x, y + quat.y, z + quat.z, w + quat.w);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Quaternion Quaternion::operator*(float scalar)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return Quaternion(x * scalar, y * scalar, z * scalar, w * scalar);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} // namespace math
|
||||||
|
} // namespace sta
|
||||||
|
|
||||||
|
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