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More work on INS algorithm to force constants to single

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@ -216,9 +216,10 @@ void INSSetMagVar(float scaled_mag_var[3])
void INSSetMagNorth(float B[3])
{
Be[0] = B[0];
Be[1] = B[1];
Be[2] = B[2];
float mag = sqrtf(B[0] * B[0] + B[1] * B[1] + B[2] * B[2]);
Be[0] = B[0] / mag;
Be[1] = B[1] / mag;
Be[2] = B[2] / mag;
}
void INSStatePrediction(float gyro_data[3], float accel_data[3], float dT)
@ -1397,7 +1398,7 @@ void RungeKutta(float X[NUMX], float U[NUMU], float dT)
{
float dT2 =
dT / 2, K1[NUMX], K2[NUMX], K3[NUMX], K4[NUMX], Xlast[NUMX];
dT / 2.0f, K1[NUMX], K2[NUMX], K3[NUMX], K4[NUMX], Xlast[NUMX];
uint8_t i;
for (i = 0; i < NUMX; i++)
@ -1417,8 +1418,8 @@ void RungeKutta(float X[NUMX], float U[NUMU], float dT)
// Xnew = X + dT*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6
for (i = 0; i < NUMX; i++)
X[i] =
Xlast[i] + dT * (K1[i] + 2 * K2[i] + 2 * K3[i] +
K4[i]) / 6;
Xlast[i] + dT * (K1[i] + 2.0f * K2[i] + 2.0f * K3[i] +
K4[i]) / 6.0f;
}
// ************* Model Specific Stuff ***************************
@ -1463,23 +1464,23 @@ void StateEq(float X[NUMX], float U[NUMU], float Xdot[NUMX])
// Vdot = Reb*a
Xdot[3] =
(q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 - q3 * q3) * ax + 2 * (q1 * q2 -
(q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 - q3 * q3) * ax + 2.0f * (q1 * q2 -
q0 * q3) *
ay + 2 * (q1 * q3 + q0 * q2) * az;
ay + 2.0f * (q1 * q3 + q0 * q2) * az;
Xdot[4] =
2 * (q1 * q2 + q0 * q3) * ax + (q0 * q0 - q1 * q1 + q2 * q2 -
2.0f * (q1 * q2 + q0 * q3) * ax + (q0 * q0 - q1 * q1 + q2 * q2 -
q3 * q3) * ay + 2 * (q2 * q3 -
q0 * q1) *
az;
Xdot[5] =
2 * (q1 * q3 - q0 * q2) * ax + 2 * (q2 * q3 + q0 * q1) * ay +
(q0 * q0 - q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3) * az + 9.81;
2.0f * (q1 * q3 - q0 * q2) * ax + 2 * (q2 * q3 + q0 * q1) * ay +
(q0 * q0 - q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3) * az + 9.81f;
// qdot = Q*w
Xdot[6] = (-q1 * wx - q2 * wy - q3 * wz) / 2;
Xdot[7] = (q0 * wx - q3 * wy + q2 * wz) / 2;
Xdot[8] = (q3 * wx + q0 * wy - q1 * wz) / 2;
Xdot[9] = (-q2 * wx + q1 * wy + q0 * wz) / 2;
Xdot[6] = (-q1 * wx - q2 * wy - q3 * wz) / 2.0f;
Xdot[7] = (q0 * wx - q3 * wy + q2 * wz) / 2.0f;
Xdot[8] = (q3 * wx + q0 * wy - q1 * wz) / 2.0f;
Xdot[9] = (-q2 * wx + q1 * wy + q0 * wz) / 2.0f;
// best guess is that bias stays constant
Xdot[10] = Xdot[11] = Xdot[12] = 0;
@ -1503,21 +1504,21 @@ void LinearizeFG(float X[NUMX], float U[NUMU], float F[NUMX][NUMX],
q3 = X[9];
// Pdot = V
F[0][3] = F[1][4] = F[2][5] = 1;
F[0][3] = F[1][4] = F[2][5] = 1.0f;
// dVdot/dq
F[3][6] = 2 * (q0 * ax - q3 * ay + q2 * az);
F[3][7] = 2 * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
F[3][8] = 2 * (-q2 * ax + q1 * ay + q0 * az);
F[3][9] = 2 * (-q3 * ax - q0 * ay + q1 * az);
F[4][6] = 2 * (q3 * ax + q0 * ay - q1 * az);
F[4][7] = 2 * (q2 * ax - q1 * ay - q0 * az);
F[4][8] = 2 * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
F[4][9] = 2 * (q0 * ax - q3 * ay + q2 * az);
F[5][6] = 2 * (-q2 * ax + q1 * ay + q0 * az);
F[5][7] = 2 * (q3 * ax + q0 * ay - q1 * az);
F[5][8] = 2 * (-q0 * ax + q3 * ay - q2 * az);
F[5][9] = 2 * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
F[3][6] = 2.0f * (q0 * ax - q3 * ay + q2 * az);
F[3][7] = 2.0f * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
F[3][8] = 2.0f * (-q2 * ax + q1 * ay + q0 * az);
F[3][9] = 2.0f * (-q3 * ax - q0 * ay + q1 * az);
F[4][6] = 2.0f * (q3 * ax + q0 * ay - q1 * az);
F[4][7] = 2.0f * (q2 * ax - q1 * ay - q0 * az);
F[4][8] = 2.0f * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
F[4][9] = 2.0f * (q0 * ax - q3 * ay + q2 * az);
F[5][6] = 2.0f * (-q2 * ax + q1 * ay + q0 * az);
F[5][7] = 2.0f * (q3 * ax + q0 * ay - q1 * az);
F[5][8] = 2.0f * (-q0 * ax + q3 * ay - q2 * az);
F[5][9] = 2.0f * (q1 * ax + q2 * ay + q3 * az);
// dVdot/dabias & dVdot/dna - NO BIAS STATES ON ACCELS - S0 REPEAT FOR G BELOW
// F[3][13]=G[3][3]=-q0*q0-q1*q1+q2*q2+q3*q3; F[3][14]=G[3][4]=2*(-q1*q2+q0*q3); F[3][15]=G[3][5]=-2*(q1*q3+q0*q2);
@ -1526,63 +1527,63 @@ void LinearizeFG(float X[NUMX], float U[NUMU], float F[NUMX][NUMX],
// dqdot/dq
F[6][6] = 0;
F[6][7] = -wx / 2;
F[6][8] = -wy / 2;
F[6][9] = -wz / 2;
F[7][6] = wx / 2;
F[6][7] = -wx / 2.0f;
F[6][8] = -wy / 2.0f;
F[6][9] = -wz / 2.0f;
F[7][6] = wx / 2.0f;
F[7][7] = 0;
F[7][8] = wz / 2;
F[7][9] = -wy / 2;
F[8][6] = wy / 2;
F[8][7] = -wz / 2;
F[7][8] = wz / 2.0f;
F[7][9] = -wy / 2.0f;
F[8][6] = wy / 2.0f;
F[8][7] = -wz / 2.0f;
F[8][8] = 0;
F[8][9] = wx / 2;
F[9][6] = wz / 2;
F[9][7] = wy / 2;
F[9][8] = -wx / 2;
F[8][9] = wx / 2.0f;
F[9][6] = wz / 2.0f;
F[9][7] = wy / 2.0f;
F[9][8] = -wx / 2.0f;
F[9][9] = 0;
// dqdot/dwbias
F[6][10] = q1 / 2;
F[6][11] = q2 / 2;
F[6][12] = q3 / 2;
F[7][10] = -q0 / 2;
F[7][11] = q3 / 2;
F[7][12] = -q2 / 2;
F[8][10] = -q3 / 2;
F[8][11] = -q0 / 2;
F[8][12] = q1 / 2;
F[9][10] = q2 / 2;
F[9][11] = -q1 / 2;
F[9][12] = -q0 / 2;
F[6][10] = q1 / 2.0f;
F[6][11] = q2 / 2.0f;
F[6][12] = q3 / 2.0f;
F[7][10] = -q0 / 2.0f;
F[7][11] = q3 / 2.0f;
F[7][12] = -q2 / 2.0f;
F[8][10] = -q3 / 2.0f;
F[8][11] = -q0 / 2.0f;
F[8][12] = q1 / 2.0f;
F[9][10] = q2 / 2.0f;
F[9][11] = -q1 / 2.0f;
F[9][12] = -q0 / 2.0f;
// dVdot/dna - NO BIAS STATES ON ACCELS - S0 REPEAT FOR G HERE
G[3][3] = -q0 * q0 - q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3;
G[3][4] = 2 * (-q1 * q2 + q0 * q3);
G[3][5] = -2 * (q1 * q3 + q0 * q2);
G[4][3] = -2 * (q1 * q2 + q0 * q3);
G[3][4] = 2.0f * (-q1 * q2 + q0 * q3);
G[3][5] = -2.0f * (q1 * q3 + q0 * q2);
G[4][3] = -2.0f * (q1 * q2 + q0 * q3);
G[4][4] = -q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3;
G[4][5] = 2 * (-q2 * q3 + q0 * q1);
G[5][3] = 2 * (-q1 * q3 + q0 * q2);
G[5][4] = -2 * (q2 * q3 + q0 * q1);
G[4][5] = 2.0f * (-q2 * q3 + q0 * q1);
G[5][3] = 2.0f * (-q1 * q3 + q0 * q2);
G[5][4] = -2.0f * (q2 * q3 + q0 * q1);
G[5][5] = -q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 - q3 * q3;
// dqdot/dnw
G[6][0] = q1 / 2;
G[6][1] = q2 / 2;
G[6][2] = q3 / 2;
G[7][0] = -q0 / 2;
G[7][1] = q3 / 2;
G[7][2] = -q2 / 2;
G[8][0] = -q3 / 2;
G[8][1] = -q0 / 2;
G[8][2] = q1 / 2;
G[9][0] = q2 / 2;
G[9][1] = -q1 / 2;
G[9][2] = -q0 / 2;
G[6][0] = q1 / 2.0f;
G[6][1] = q2 / 2.0f;
G[6][2] = q3 / 2.0f;
G[7][0] = -q0 / 2.0f;
G[7][1] = q3 / 2.0f;
G[7][2] = -q2 / 2.0f;
G[8][0] = -q3 / 2.0f;
G[8][1] = -q0 / 2.0f;
G[8][2] = q1 / 2.0f;
G[9][0] = q2 / 2.0f;
G[9][1] = -q1 / 2.0f;
G[9][2] = -q0 / 2.0f;
// dwbias = random walk noise
G[10][6] = G[11][7] = G[12][8] = 1;
G[10][6] = G[11][7] = G[12][8] = 1.0f;
// dabias = random walk noise
// G[13][9]=G[14][10]=G[15][11]=1; // NO BIAS STATES ON ACCELS
}
@ -1607,19 +1608,19 @@ void MeasurementEq(float X[NUMX], float Be[3], float Y[NUMV])
// Bb=Rbe*Be
Y[6] =
(q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 - q3 * q3) * Be[0] +
2 * (q1 * q2 + q0 * q3) * Be[1] + 2 * (q1 * q3 -
2.0f * (q1 * q2 + q0 * q3) * Be[1] + 2.0f * (q1 * q3 -
q0 * q2) * Be[2];
Y[7] =
2 * (q1 * q2 - q0 * q3) * Be[0] + (q0 * q0 - q1 * q1 +
2.0f * (q1 * q2 - q0 * q3) * Be[0] + (q0 * q0 - q1 * q1 +
q2 * q2 - q3 * q3) * Be[1] +
2 * (q2 * q3 + q0 * q1) * Be[2];
2.0f * (q2 * q3 + q0 * q1) * Be[2];
Y[8] =
2 * (q1 * q3 + q0 * q2) * Be[0] + 2 * (q2 * q3 -
2.0f * (q1 * q3 + q0 * q2) * Be[0] + 2.0f * (q2 * q3 -
q0 * q1) * Be[1] +
(q0 * q0 - q1 * q1 - q2 * q2 + q3 * q3) * Be[2];
// Alt = -Pz
Y[9] = -X[2];
Y[9] = -1.0f * X[2];
}
void LinearizeH(float X[NUMX], float Be[3], float H[NUMV][NUMX])
@ -1632,26 +1633,26 @@ void LinearizeH(float X[NUMX], float Be[3], float H[NUMV][NUMX])
q3 = X[9];
// dP/dP=I;
H[0][0] = H[1][1] = H[2][2] = 1;
H[0][0] = H[1][1] = H[2][2] = 1.0f;
// dV/dV=I;
H[3][3] = H[4][4] = H[5][5] = 1;
H[3][3] = H[4][4] = H[5][5] = 1.0f;
// dBb/dq
H[6][6] = 2 * (q0 * Be[0] + q3 * Be[1] - q2 * Be[2]);
H[6][7] = 2 * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
H[6][8] = 2 * (-q2 * Be[0] + q1 * Be[1] - q0 * Be[2]);
H[6][9] = 2 * (-q3 * Be[0] + q0 * Be[1] + q1 * Be[2]);
H[7][6] = 2 * (-q3 * Be[0] + q0 * Be[1] + q1 * Be[2]);
H[7][7] = 2 * (q2 * Be[0] - q1 * Be[1] + q0 * Be[2]);
H[7][8] = 2 * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
H[7][9] = 2 * (-q0 * Be[0] - q3 * Be[1] + q2 * Be[2]);
H[8][6] = 2 * (q2 * Be[0] - q1 * Be[1] + q0 * Be[2]);
H[8][7] = 2 * (q3 * Be[0] - q0 * Be[1] - q1 * Be[2]);
H[8][8] = 2 * (q0 * Be[0] + q3 * Be[1] - q2 * Be[2]);
H[8][9] = 2 * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
H[6][6] = 2.0f * (q0 * Be[0] + q3 * Be[1] - q2 * Be[2]);
H[6][7] = 2.0f * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
H[6][8] = 2.0f * (-q2 * Be[0] + q1 * Be[1] - q0 * Be[2]);
H[6][9] = 2.0f * (-q3 * Be[0] + q0 * Be[1] + q1 * Be[2]);
H[7][6] = 2.0f * (-q3 * Be[0] + q0 * Be[1] + q1 * Be[2]);
H[7][7] = 2.0f * (q2 * Be[0] - q1 * Be[1] + q0 * Be[2]);
H[7][8] = 2.0f * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
H[7][9] = 2.0f * (-q0 * Be[0] - q3 * Be[1] + q2 * Be[2]);
H[8][6] = 2.0f * (q2 * Be[0] - q1 * Be[1] + q0 * Be[2]);
H[8][7] = 2.0f * (q3 * Be[0] - q0 * Be[1] - q1 * Be[2]);
H[8][8] = 2.0f * (q0 * Be[0] + q3 * Be[1] - q2 * Be[2]);
H[8][9] = 2.0f * (q1 * Be[0] + q2 * Be[1] + q3 * Be[2]);
// dAlt/dPz = -1
H[9][2] = -1;
H[9][2] = -1.0f;
}
/**