bas/points_2022.cpp

#include "Tasks/Task4.h"
 // Данная функция выполняется только один раз при запуске программы
// (при подаче питания на плату, перепрошивке, или нажатии кнопки reset)
void Task4_solution::init(HardwareSerial * a_Serial) {
    debug_serial = a_Serial;
    // Примеры вывода в отладочную консоль
    printtoDebugSerial("Hello team!");
    printtoDebugSerial(String(3.1415926));
    // Путевые точки в произвольном порядке
    _PointsArray[0] = FlyPoints(0, 250, 70);
    _PointsArray[1] = FlyPoints(0, 500, 90);
    _PointsArray[2] = FlyPoints(250, 500, 70);
    _PointsArray[3] = FlyPoints(500, 500, 70);
    _PointsArray[4] = FlyPoints(250, 250, 90);
    _PointsArray[5] = FlyPoints(250, 250, 80);
    _PointsArray[6] = FlyPoints(500, 0, 70);
    _PointsArray[7] = FlyPoints(500, -250, 90);
    _PointsArray[8] = FlyPoints(250, -250, 70);

    _PointsArray[9] = FlyPoints(0, -250, 90);
    _PointsArray[10] = FlyPoints(0, -250, 80);
    _PointsArray[11] = FlyPoints(0, -500, 70);
    _PointsArray[12] = FlyPoints(-250, -500, 80);
    _PointsArray[13] = FlyPoints(-250, -250, 70);
    _PointsArray[14] = FlyPoints(-500, 0, 90);
    _PointsArray[15] = FlyPoints(-500, 250, 80);
    _PointsArray[16] = FlyPoints(-250, 500, 80);
    _PointsArray[17] = FlyPoints(-250, 250, 80);
    _PointsArray[18] = FlyPoints(0, 0, 90);
    _PointsArray[19] = FlyPoints(0, 0, 80);
}
/*
### УЧАСТНИКАМ ОЛИМПИАДЫ - Основная функция отправки пакета значений крена и
, →
 тангажа (град) ####
Данная функция осуществляет циклический обмен данных с симулятором с частотой 100
, →
 Гц.
*/
SignalBody Task4_solution::Task8_in_the_loop(Skywalker2015PacketTelemetry a_telemetry) {
    /* a_telemetry - структура данных, полученная с симулятора. Она содержит
    , →
     текущие параметры БЛА
    a_telemetry.L - координата Х (север) [м]
    a_telemetry.Z - координата Z (восток) [м]
    a_telemetry.H - координата Y (высота) [м]
    a_telemetry.Psi - угол рысканья [град]
    a_telemetry.Gam - Угол крена [град]
    a_telemetry.Tan - Угол тангажа [град]
    a_telemetry.V - Скорость полета БЛА [м/с]
    a_telemetry.Vx1 - Продольная скорость [м/с]
    a_telemetry.Vz1 - Поперечная скорость [м/с]
    a_telemetry.Vy1 - Вертикальная скорость [м/с]
    a_telemetry.wx - Угловая скорость вокруг продольной оси [1/с]
    a_telemetry.wy - Угловая скорость вокруг вертикальной оси [1/с]
    a_telemetry.wz - Угловая скорость вокруг поперечной оси [1/с]
    */
    // РЕКОМЕНДУЕМЫЙ АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 4
    //
    SignalBody _ans; // Структура которая отсылается на симулятор
    // Проверить близость БЛА к текущей путевой точке. Изменить путевую точку при необходимости
    _Point_Index = GetNowPointIndex(a_telemetry.L, a_telemetry.Z, a_telemetry.H);
    // Через координаты путевой точки и текущего местоположения БЛА найти, направление на путевую точку(пеленг)
    _ans.Gamma_direct = PointsFlyGam(_Point_Index, a_telemetry.L, a_telemetry.Z, a_telemetry.Psi);
    // Рассчитать необходимое изменение угла курса
    // Рассчитать требуемый угол крена (для регулирования курса)
    // На основе текущей высоты БЛА и заданной высоты путевой точки рассчитать, необходимое изменение высоты
    _ans.Tang_direct = PointsFlyTan(a_telemetry.H, a_telemetry.Vy1, _Point_Index);
    // Рассчитать требуемый угол тангажа (для регулирования высоты)
    //_ans.Gamma_direct = 0; // заданный угол крена
    //_ans.Tang_direct = 0; // заданный угол тангажа

    // Отправляем команды на симулятор
    // БЛА будет пытаться выдерживать заданные углы крена и тангажа
    return _ans;
}
float roll_err_last = 0;
float Task4_solution::GammaReg(float Psi, float Psi_dir) {
    float Kpsi = 1.6;
    float roll_err = AngDefines(Psi - Psi_dir);
    float gamma_cmd = 2.0 * roll_err + 35 * (roll_err - roll_err_last);
    roll_err_last = roll_err;
    gamma_cmd = constrain(gamma_cmd, -30, 30);
    return gamma_cmd;
}
float Task4_solution::HeightReg(float Yg, float Vy, float Hz) {
    float K_H = 0.56;
    float K_vy_1 = 7.7591;
    float K_vy_2 = 9.8941;
    float kh1 = constrain(K_H * (Hz - Yg), -7.5, 7.5);
    float _Pitch_direct = constrain((kh1 * K_vy_1 - Vy * K_vy_2), -20, 20);
    return _Pitch_direct;
}
float Task4_solution::ToPointXY(float _Xt, float _Yt, float a_Xg, float a_Zg, float Psi) {
    float Psi_cmd = -atan2(a_Zg - _Yt, a_Xg - _Xt);
    Psi_cmd *= 57.3;
    return GammaReg(Psi, Psi_cmd);
}
float Task4_solution::PointsFlyGam(const size_t & a_Point_index, float _Xt, float _Yt, float Psi) {
    float Xg_cmd = _PointsArray[_Point_Index].North;
    float Zg_cmd = _PointsArray[_Point_Index].East;
    return ToPointXY(_Xt, _Yt, Xg_cmd, Zg_cmd, Psi);
}
float Task4_solution::PointsFlyTan(float H, float Vy,
    const size_t & a_Point_index) {
    float H_z = _PointsArray[_Point_Index].Height;
    return HeightReg(H, Vy, H_z);
}
size_t Task4_solution::GetNowPointIndex(float X, float Z, float H) {
    size_t max_index = sizeof(_PointsArray) / sizeof(_PointsArray[0]);
    float Xg_cmd = _PointsArray[_Point_Index].North;
    float Zg_cmd = _PointsArray[_Point_Index].East;
    float Yg_cmd = _PointsArray[_Point_Index].Height;
    float delX = Xg_cmd - X;
    float delY = Zg_cmd - Z;
    float delZ = Yg_cmd - H;
    float Size = sqrtf(pow(delX, 2) + pow(delY, 2) + pow(delZ, 2));
    // Calculate crosstrack error
    float x_og = 0.0;
    float z_og = 0.0;
    if (_Point_Index > 0) {
        x_og = _PointsArray[_Point_Index - 1].North;
        z_og = _PointsArray[_Point_Index - 1].East;
    } else {
        x_og = _PointsArray[max_index - 1].North;
        z_og = _PointsArray[max_index - 1].East;
    }
    float relx = X - x_og;
    float rely = Z - z_og;
    float delx = Xg_cmd - x_og;
    float dely = Zg_cmd - z_og;
    float U = (relx * delx + rely * dely) / (delx * delx + dely * dely);
    float cte = (rely * delx - relx * dely) / (delx * delx + dely * dely);
    if (Size < 7.0) {
        _Point_Index++;
    }
    if (_Point_Index >= max_index) {
        _Point_Index = 0;
    }
    return _Point_Index;
}