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616
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_23states.cpp
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@ -25,6 +25,7 @@ AttPosEKF::AttPosEKF()
useAirspeed = true;
useCompass = true;
useRangeFinder = true;
useOpticalFlow = true;
numericalProtection = true;
refSet = false;
storeIndex = 0;
@ -227,10 +228,22 @@ void AttPosEKF::CovariancePrediction(float dt)
// scale gyro bias noise when on ground to allow for faster bias estimation
for (uint8_t i=10; i<=12; i++) processNoise[i] = dt * dAngBiasSigma;
processNoise[13] = dVelBiasSigma;
for (uint8_t i=14; i<=15; i++) processNoise[i] = dt * windVelSigma;
for (uint8_t i=16; i<=18; i++) processNoise[i] = dt * magEarthSigma;
for (uint8_t i=19; i<=21; i++) processNoise[i] = dt * magBodySigma;
processNoise[22] = dt * sqrtf(sq(states[4]) + sq(states[5])) * gndHgtSigma;
if (!inhibitWindStates) {
for (uint8_t i=14; i<=15; i++) processNoise[i] = dt * windVelSigma;
} else {
for (uint8_t i=14; i<=15; i++) processNoise[i] = 0;
}
if (!inhibitMagStates) {
for (uint8_t i=16; i<=18; i++) processNoise[i] = dt * magEarthSigma;
for (uint8_t i=19; i<=21; i++) processNoise[i] = dt * magBodySigma;
} else {
for (uint8_t i=16; i<=21; i++) processNoise[i] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
processNoise[22] = dt * sqrtf(sq(states[4]) + sq(states[5])) * gndHgtSigma;
} else {
processNoise[22] = 0;
}
// square all sigmas
for (unsigned i = 0; i < n_states; i++) processNoise[i] = sq(processNoise[i]);
@ -842,30 +855,6 @@ void AttPosEKF::CovariancePrediction(float dt)
nextP[i][i] = nextP[i][i] + processNoise[i];
}
// If on ground or no magnetometer fitted, inhibit magnetometer bias updates by
// setting the coresponding covariance terms to zero.
if (onGround || !useCompass)
{
zeroRows(nextP,16,21);
zeroCols(nextP,16,21);
}
// If on ground or not using airspeed sensing, inhibit wind velocity
// covariance growth.
if (onGround || !useAirspeed)
{
zeroRows(nextP,14,15);
zeroCols(nextP,14,15);
}
// If on ground, inhibit terrain offset updates by
// setting the coresponding covariance terms to zero.
if (onGround)
{
zeroRows(nextP,22,22);
zeroCols(nextP,22,22);
}
// If the total position variance exceds 1E6 (1000m), then stop covariance
// growth by setting the predicted to the previous values
// This prevent an ill conditioned matrix from occurring for long periods
@ -882,48 +871,22 @@ void AttPosEKF::CovariancePrediction(float dt)
}
}
if (onGround || staticMode) {
// copy the portion of the variances we want to
// propagate
for (unsigned i = 0; i <= 13; i++) {
P[i][i] = nextP[i][i];
}
// force symmetry for observable states
// force zero for non-observable states
for (unsigned i = 1; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < i; j++)
{
if ((i > 13) || (j > 13)) {
P[i][j] = 0.0f;
} else {
P[i][j] = 0.5f * (nextP[i][j] + nextP[j][i]);
}
P[j][i] = P[i][j];
}
}
} else {
// Copy covariance
for (unsigned i = 0; i < n_states; i++) {
P[i][i] = nextP[i][i];
}
// force symmetry for observable states
for (unsigned i = 1; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < i; j++)
{
P[i][j] = 0.5f * (nextP[i][j] + nextP[j][i]);
P[j][i] = P[i][j];
}
}
// Copy covariance
for (unsigned i = 0; i < n_states; i++) {
P[i][i] = nextP[i][i];
}
ConstrainVariances();
// force symmetry for observable states
for (unsigned i = 1; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < i; j++)
{
P[i][j] = 0.5f * (nextP[i][j] + nextP[j][i]);
P[j][i] = P[i][j];
}
}
ConstrainVariances();
}
void AttPosEKF::FuseVelposNED()
@ -944,7 +907,7 @@ void AttPosEKF::FuseVelposNED()
bool fuseData[6] = {false,false,false,false,false,false};
uint8_t stateIndex;
uint8_t obsIndex;
uint8_t indexLimit;
uint8_t indexLimit = 22;
// declare variables used by state and covariance update calculations
float velErr;
@ -981,11 +944,6 @@ void AttPosEKF::FuseVelposNED()
R_OBS[4] = R_OBS[3];
R_OBS[5] = sq(posDSigma) + sq(posErr);
// Set innovation variances to zero default
for (uint8_t i = 0; i<=5; i++)
{
varInnovVelPos[i] = 0.0f;
}
// calculate innovations and check GPS data validity using an innovation consistency check
if (fuseVelData)
{
@ -1071,15 +1029,6 @@ void AttPosEKF::FuseVelposNED()
{
fuseData[5] = true;
}
// Limit range of states modified when on ground
if(!onGround)
{
indexLimit = 22;
}
else
{
indexLimit = 13;
}
// Fuse measurements sequentially
for (obsIndex=0; obsIndex<=5; obsIndex++)
{
@ -1113,6 +1062,22 @@ void AttPosEKF::FuseVelposNED()
if (obsIndex != 5) {
Kfusion[13] = 0;
}
// Don't update wind states if inhibited
if (inhibitWindStates) {
Kfusion[14] = 0;
Kfusion[15] = 0;
}
// Don't update magnetic field states if inhibited
if (inhibitMagStates) {
for (uint8_t i = 16; i<=21; i++)
{
Kfusion[i] = 0;
}
}
// Don't update terrain state if inhibited
if (inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = 0;
}
// Calculate state corrections and re-normalise the quaternions
for (uint8_t i = 0; i<=indexLimit; i++)
@ -1179,7 +1144,6 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) {
H_MAG[i] = 0.0f;
}
unsigned indexLimit;
// Perform sequential fusion of Magnetometer measurements.
// This assumes that the errors in the different components are
@ -1189,19 +1153,6 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
// associated with sequential fusion
if (useCompass && fuseMagData && (obsIndex < 3))
{
// Limit range of states modified when on ground
if(!onGround)
{
indexLimit = n_states;
}
else
{
indexLimit = 13 + 1;
}
// Sequential fusion of XYZ components to spread processing load across
// three prediction time steps.
// Calculate observation jacobians and Kalman gains
if (obsIndex == 0)
{
@ -1287,15 +1238,31 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[12] = SK_MX[0]*(P[12][19] + P[12][1]*SH_MAG[0] + P[12][3]*SH_MAG[2] + P[12][0]*SK_MX[3] - P[12][2]*SK_MX[2] - P[12][16]*SK_MX[1] + P[12][17]*SK_MX[5] - P[12][18]*SK_MX[4]);
// Only height measurements are allowed to modify the Z delta velocity bias state. This improves the stability of the estimate
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_MX[0]*(P[13][19] + P[13][1]*SH_MAG[0] + P[13][3]*SH_MAG[2] + P[13][0]*SK_MX[3] - P[13][2]*SK_MX[2] - P[13][16]*SK_MX[1] + P[13][17]*SK_MX[5] - P[13][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[14] = SK_MX[0]*(P[14][19] + P[14][1]*SH_MAG[0] + P[14][3]*SH_MAG[2] + P[14][0]*SK_MX[3] - P[14][2]*SK_MX[2] - P[14][16]*SK_MX[1] + P[14][17]*SK_MX[5] - P[14][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[15] = SK_MX[0]*(P[15][19] + P[15][1]*SH_MAG[0] + P[15][3]*SH_MAG[2] + P[15][0]*SK_MX[3] - P[15][2]*SK_MX[2] - P[15][16]*SK_MX[1] + P[15][17]*SK_MX[5] - P[15][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[16] = SK_MX[0]*(P[16][19] + P[16][1]*SH_MAG[0] + P[16][3]*SH_MAG[2] + P[16][0]*SK_MX[3] - P[16][2]*SK_MX[2] - P[16][16]*SK_MX[1] + P[16][17]*SK_MX[5] - P[16][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[17] = SK_MX[0]*(P[17][19] + P[17][1]*SH_MAG[0] + P[17][3]*SH_MAG[2] + P[17][0]*SK_MX[3] - P[17][2]*SK_MX[2] - P[17][16]*SK_MX[1] + P[17][17]*SK_MX[5] - P[17][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[18] = SK_MX[0]*(P[18][19] + P[18][1]*SH_MAG[0] + P[18][3]*SH_MAG[2] + P[18][0]*SK_MX[3] - P[18][2]*SK_MX[2] - P[18][16]*SK_MX[1] + P[18][17]*SK_MX[5] - P[18][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[19] = SK_MX[0]*(P[19][19] + P[19][1]*SH_MAG[0] + P[19][3]*SH_MAG[2] + P[19][0]*SK_MX[3] - P[19][2]*SK_MX[2] - P[19][16]*SK_MX[1] + P[19][17]*SK_MX[5] - P[19][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[20] = SK_MX[0]*(P[20][19] + P[20][1]*SH_MAG[0] + P[20][3]*SH_MAG[2] + P[20][0]*SK_MX[3] - P[20][2]*SK_MX[2] - P[20][16]*SK_MX[1] + P[20][17]*SK_MX[5] - P[20][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[21] = SK_MX[0]*(P[21][19] + P[21][1]*SH_MAG[0] + P[21][3]*SH_MAG[2] + P[21][0]*SK_MX[3] - P[21][2]*SK_MX[2] - P[21][16]*SK_MX[1] + P[21][17]*SK_MX[5] - P[21][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[22] = SK_MX[0]*(P[22][19] + P[22][1]*SH_MAG[0] + P[22][3]*SH_MAG[2] + P[22][0]*SK_MX[3] - P[22][2]*SK_MX[2] - P[22][16]*SK_MX[1] + P[22][17]*SK_MX[5] - P[22][18]*SK_MX[4]);
// Estimation of selected states is inhibited by setting their Kalman gains to zero
if (!inhibitWindStates) {
Kfusion[14] = SK_MX[0]*(P[14][19] + P[14][1]*SH_MAG[0] + P[14][3]*SH_MAG[2] + P[14][0]*SK_MX[3] - P[14][2]*SK_MX[2] - P[14][16]*SK_MX[1] + P[14][17]*SK_MX[5] - P[14][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[15] = SK_MX[0]*(P[15][19] + P[15][1]*SH_MAG[0] + P[15][3]*SH_MAG[2] + P[15][0]*SK_MX[3] - P[15][2]*SK_MX[2] - P[15][16]*SK_MX[1] + P[15][17]*SK_MX[5] - P[15][18]*SK_MX[4]);
} else {
Kfusion[14] = 0;
Kfusion[15] = 0;
}
if (!inhibitMagStates) {
Kfusion[16] = SK_MX[0]*(P[16][19] + P[16][1]*SH_MAG[0] + P[16][3]*SH_MAG[2] + P[16][0]*SK_MX[3] - P[16][2]*SK_MX[2] - P[16][16]*SK_MX[1] + P[16][17]*SK_MX[5] - P[16][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[17] = SK_MX[0]*(P[17][19] + P[17][1]*SH_MAG[0] + P[17][3]*SH_MAG[2] + P[17][0]*SK_MX[3] - P[17][2]*SK_MX[2] - P[17][16]*SK_MX[1] + P[17][17]*SK_MX[5] - P[17][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[18] = SK_MX[0]*(P[18][19] + P[18][1]*SH_MAG[0] + P[18][3]*SH_MAG[2] + P[18][0]*SK_MX[3] - P[18][2]*SK_MX[2] - P[18][16]*SK_MX[1] + P[18][17]*SK_MX[5] - P[18][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[19] = SK_MX[0]*(P[19][19] + P[19][1]*SH_MAG[0] + P[19][3]*SH_MAG[2] + P[19][0]*SK_MX[3] - P[19][2]*SK_MX[2] - P[19][16]*SK_MX[1] + P[19][17]*SK_MX[5] - P[19][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[20] = SK_MX[0]*(P[20][19] + P[20][1]*SH_MAG[0] + P[20][3]*SH_MAG[2] + P[20][0]*SK_MX[3] - P[20][2]*SK_MX[2] - P[20][16]*SK_MX[1] + P[20][17]*SK_MX[5] - P[20][18]*SK_MX[4]);
Kfusion[21] = SK_MX[0]*(P[21][19] + P[21][1]*SH_MAG[0] + P[21][3]*SH_MAG[2] + P[21][0]*SK_MX[3] - P[21][2]*SK_MX[2] - P[21][16]*SK_MX[1] + P[21][17]*SK_MX[5] - P[21][18]*SK_MX[4]);
} else {
for (uint8_t i=16; i <= 21; i++) {
Kfusion[i] = 0;
}
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_MX[0]*(P[22][19] + P[22][1]*SH_MAG[0] + P[22][3]*SH_MAG[2] + P[22][0]*SK_MX[3] - P[22][2]*SK_MX[2] - P[22][16]*SK_MX[1] + P[22][17]*SK_MX[5] - P[22][18]*SK_MX[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovMag[0] = 1.0f/SK_MX[0];
innovMag[0] = MagPred[0] - magData.x;
}
@ -1342,15 +1309,34 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[12] = SK_MY[0]*(P[12][20] + P[12][0]*SH_MAG[2] + P[12][1]*SH_MAG[1] + P[12][2]*SH_MAG[0] - P[12][3]*SK_MY[2] - P[12][17]*SK_MY[1] - P[12][16]*SK_MY[3] + P[12][18]*SK_MY[4]);
// Only height measurements are allowed to modify the Z delta velocity bias state. This improves the stability of the estimate
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_MY[0]*(P[13][20] + P[13][0]*SH_MAG[2] + P[13][1]*SH_MAG[1] + P[13][2]*SH_MAG[0] - P[13][3]*SK_MY[2] - P[13][17]*SK_MY[1] - P[13][16]*SK_MY[3] + P[13][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[14] = SK_MY[0]*(P[14][20] + P[14][0]*SH_MAG[2] + P[14][1]*SH_MAG[1] + P[14][2]*SH_MAG[0] - P[14][3]*SK_MY[2] - P[14][17]*SK_MY[1] - P[14][16]*SK_MY[3] + P[14][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[15] = SK_MY[0]*(P[15][20] + P[15][0]*SH_MAG[2] + P[15][1]*SH_MAG[1] + P[15][2]*SH_MAG[0] - P[15][3]*SK_MY[2] - P[15][17]*SK_MY[1] - P[15][16]*SK_MY[3] + P[15][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[16] = SK_MY[0]*(P[16][20] + P[16][0]*SH_MAG[2] + P[16][1]*SH_MAG[1] + P[16][2]*SH_MAG[0] - P[16][3]*SK_MY[2] - P[16][17]*SK_MY[1] - P[16][16]*SK_MY[3] + P[16][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[17] = SK_MY[0]*(P[17][20] + P[17][0]*SH_MAG[2] + P[17][1]*SH_MAG[1] + P[17][2]*SH_MAG[0] - P[17][3]*SK_MY[2] - P[17][17]*SK_MY[1] - P[17][16]*SK_MY[3] + P[17][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[18] = SK_MY[0]*(P[18][20] + P[18][0]*SH_MAG[2] + P[18][1]*SH_MAG[1] + P[18][2]*SH_MAG[0] - P[18][3]*SK_MY[2] - P[18][17]*SK_MY[1] - P[18][16]*SK_MY[3] + P[18][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[19] = SK_MY[0]*(P[19][20] + P[19][0]*SH_MAG[2] + P[19][1]*SH_MAG[1] + P[19][2]*SH_MAG[0] - P[19][3]*SK_MY[2] - P[19][17]*SK_MY[1] - P[19][16]*SK_MY[3] + P[19][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[20] = SK_MY[0]*(P[20][20] + P[20][0]*SH_MAG[2] + P[20][1]*SH_MAG[1] + P[20][2]*SH_MAG[0] - P[20][3]*SK_MY[2] - P[20][17]*SK_MY[1] - P[20][16]*SK_MY[3] + P[20][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[21] = SK_MY[0]*(P[21][20] + P[21][0]*SH_MAG[2] + P[21][1]*SH_MAG[1] + P[21][2]*SH_MAG[0] - P[21][3]*SK_MY[2] - P[21][17]*SK_MY[1] - P[21][16]*SK_MY[3] + P[21][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[22] = SK_MY[0]*(P[22][20] + P[22][0]*SH_MAG[2] + P[22][1]*SH_MAG[1] + P[22][2]*SH_MAG[0] - P[22][3]*SK_MY[2] - P[22][17]*SK_MY[1] - P[22][16]*SK_MY[3] + P[22][18]*SK_MY[4]);
// Estimation of selected states is inhibited by setting their Kalman gains to zero
if (!inhibitWindStates) {
Kfusion[14] = SK_MY[0]*(P[14][20] + P[14][0]*SH_MAG[2] + P[14][1]*SH_MAG[1] + P[14][2]*SH_MAG[0] - P[14][3]*SK_MY[2] - P[14][17]*SK_MY[1] - P[14][16]*SK_MY[3] + P[14][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[15] = SK_MY[0]*(P[15][20] + P[15][0]*SH_MAG[2] + P[15][1]*SH_MAG[1] + P[15][2]*SH_MAG[0] - P[15][3]*SK_MY[2] - P[15][17]*SK_MY[1] - P[15][16]*SK_MY[3] + P[15][18]*SK_MY[4]);
} else {
Kfusion[14] = 0;
Kfusion[15] = 0;
}
if (!inhibitMagStates) {
Kfusion[16] = SK_MY[0]*(P[16][20] + P[16][0]*SH_MAG[2] + P[16][1]*SH_MAG[1] + P[16][2]*SH_MAG[0] - P[16][3]*SK_MY[2] - P[16][17]*SK_MY[1] - P[16][16]*SK_MY[3] + P[16][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[17] = SK_MY[0]*(P[17][20] + P[17][0]*SH_MAG[2] + P[17][1]*SH_MAG[1] + P[17][2]*SH_MAG[0] - P[17][3]*SK_MY[2] - P[17][17]*SK_MY[1] - P[17][16]*SK_MY[3] + P[17][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[18] = SK_MY[0]*(P[18][20] + P[18][0]*SH_MAG[2] + P[18][1]*SH_MAG[1] + P[18][2]*SH_MAG[0] - P[18][3]*SK_MY[2] - P[18][17]*SK_MY[1] - P[18][16]*SK_MY[3] + P[18][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[19] = SK_MY[0]*(P[19][20] + P[19][0]*SH_MAG[2] + P[19][1]*SH_MAG[1] + P[19][2]*SH_MAG[0] - P[19][3]*SK_MY[2] - P[19][17]*SK_MY[1] - P[19][16]*SK_MY[3] + P[19][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[20] = SK_MY[0]*(P[20][20] + P[20][0]*SH_MAG[2] + P[20][1]*SH_MAG[1] + P[20][2]*SH_MAG[0] - P[20][3]*SK_MY[2] - P[20][17]*SK_MY[1] - P[20][16]*SK_MY[3] + P[20][18]*SK_MY[4]);
Kfusion[21] = SK_MY[0]*(P[21][20] + P[21][0]*SH_MAG[2] + P[21][1]*SH_MAG[1] + P[21][2]*SH_MAG[0] - P[21][3]*SK_MY[2] - P[21][17]*SK_MY[1] - P[21][16]*SK_MY[3] + P[21][18]*SK_MY[4]);
} else {
Kfusion[16] = 0;
Kfusion[17] = 0;
Kfusion[18] = 0;
Kfusion[19] = 0;
Kfusion[20] = 0;
Kfusion[21] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_MY[0]*(P[22][20] + P[22][0]*SH_MAG[2] + P[22][1]*SH_MAG[1] + P[22][2]*SH_MAG[0] - P[22][3]*SK_MY[2] - P[22][17]*SK_MY[1] - P[22][16]*SK_MY[3] + P[22][18]*SK_MY[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovMag[1] = 1.0f/SK_MY[0];
innovMag[1] = MagPred[1] - magData.y;
}
@ -1398,15 +1384,34 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
Kfusion[12] = SK_MZ[0]*(P[12][21] + P[12][0]*SH_MAG[1] + P[12][3]*SH_MAG[0] - P[12][1]*SK_MZ[2] + P[12][2]*SK_MZ[3] + P[12][18]*SK_MZ[1] + P[12][16]*SK_MZ[5] - P[12][17]*SK_MZ[4]);
// Only height measurements are allowed to modify the Z delta velocity bias state. This improves the stability of the estimate
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_MZ[0]*(P[13][21] + P[13][0]*SH_MAG[1] + P[13][3]*SH_MAG[0] - P[13][1]*SK_MZ[2] + P[13][2]*SK_MZ[3] + P[13][18]*SK_MZ[1] + P[13][16]*SK_MZ[5] - P[13][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[14] = SK_MZ[0]*(P[14][21] + P[14][0]*SH_MAG[1] + P[14][3]*SH_MAG[0] - P[14][1]*SK_MZ[2] + P[14][2]*SK_MZ[3] + P[14][18]*SK_MZ[1] + P[14][16]*SK_MZ[5] - P[14][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[15] = SK_MZ[0]*(P[15][21] + P[15][0]*SH_MAG[1] + P[15][3]*SH_MAG[0] - P[15][1]*SK_MZ[2] + P[15][2]*SK_MZ[3] + P[15][18]*SK_MZ[1] + P[15][16]*SK_MZ[5] - P[15][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[16] = SK_MZ[0]*(P[16][21] + P[16][0]*SH_MAG[1] + P[16][3]*SH_MAG[0] - P[16][1]*SK_MZ[2] + P[16][2]*SK_MZ[3] + P[16][18]*SK_MZ[1] + P[16][16]*SK_MZ[5] - P[16][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[17] = SK_MZ[0]*(P[17][21] + P[17][0]*SH_MAG[1] + P[17][3]*SH_MAG[0] - P[17][1]*SK_MZ[2] + P[17][2]*SK_MZ[3] + P[17][18]*SK_MZ[1] + P[17][16]*SK_MZ[5] - P[17][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[18] = SK_MZ[0]*(P[18][21] + P[18][0]*SH_MAG[1] + P[18][3]*SH_MAG[0] - P[18][1]*SK_MZ[2] + P[18][2]*SK_MZ[3] + P[18][18]*SK_MZ[1] + P[18][16]*SK_MZ[5] - P[18][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[19] = SK_MZ[0]*(P[19][21] + P[19][0]*SH_MAG[1] + P[19][3]*SH_MAG[0] - P[19][1]*SK_MZ[2] + P[19][2]*SK_MZ[3] + P[19][18]*SK_MZ[1] + P[19][16]*SK_MZ[5] - P[19][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[20] = SK_MZ[0]*(P[20][21] + P[20][0]*SH_MAG[1] + P[20][3]*SH_MAG[0] - P[20][1]*SK_MZ[2] + P[20][2]*SK_MZ[3] + P[20][18]*SK_MZ[1] + P[20][16]*SK_MZ[5] - P[20][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[21] = SK_MZ[0]*(P[21][21] + P[21][0]*SH_MAG[1] + P[21][3]*SH_MAG[0] - P[21][1]*SK_MZ[2] + P[21][2]*SK_MZ[3] + P[21][18]*SK_MZ[1] + P[21][16]*SK_MZ[5] - P[21][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[22] = SK_MZ[0]*(P[22][21] + P[22][0]*SH_MAG[1] + P[22][3]*SH_MAG[0] - P[22][1]*SK_MZ[2] + P[22][2]*SK_MZ[3] + P[22][18]*SK_MZ[1] + P[22][16]*SK_MZ[5] - P[22][17]*SK_MZ[4]);
// Estimation of selected states is inhibited by setting their Kalman gains to zero
if (!inhibitWindStates) {
Kfusion[14] = SK_MZ[0]*(P[14][21] + P[14][0]*SH_MAG[1] + P[14][3]*SH_MAG[0] - P[14][1]*SK_MZ[2] + P[14][2]*SK_MZ[3] + P[14][18]*SK_MZ[1] + P[14][16]*SK_MZ[5] - P[14][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[15] = SK_MZ[0]*(P[15][21] + P[15][0]*SH_MAG[1] + P[15][3]*SH_MAG[0] - P[15][1]*SK_MZ[2] + P[15][2]*SK_MZ[3] + P[15][18]*SK_MZ[1] + P[15][16]*SK_MZ[5] - P[15][17]*SK_MZ[4]);
} else {
Kfusion[14] = 0;
Kfusion[15] = 0;
}
if (!inhibitMagStates) {
Kfusion[16] = SK_MZ[0]*(P[16][21] + P[16][0]*SH_MAG[1] + P[16][3]*SH_MAG[0] - P[16][1]*SK_MZ[2] + P[16][2]*SK_MZ[3] + P[16][18]*SK_MZ[1] + P[16][16]*SK_MZ[5] - P[16][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[17] = SK_MZ[0]*(P[17][21] + P[17][0]*SH_MAG[1] + P[17][3]*SH_MAG[0] - P[17][1]*SK_MZ[2] + P[17][2]*SK_MZ[3] + P[17][18]*SK_MZ[1] + P[17][16]*SK_MZ[5] - P[17][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[18] = SK_MZ[0]*(P[18][21] + P[18][0]*SH_MAG[1] + P[18][3]*SH_MAG[0] - P[18][1]*SK_MZ[2] + P[18][2]*SK_MZ[3] + P[18][18]*SK_MZ[1] + P[18][16]*SK_MZ[5] - P[18][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[19] = SK_MZ[0]*(P[19][21] + P[19][0]*SH_MAG[1] + P[19][3]*SH_MAG[0] - P[19][1]*SK_MZ[2] + P[19][2]*SK_MZ[3] + P[19][18]*SK_MZ[1] + P[19][16]*SK_MZ[5] - P[19][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[20] = SK_MZ[0]*(P[20][21] + P[20][0]*SH_MAG[1] + P[20][3]*SH_MAG[0] - P[20][1]*SK_MZ[2] + P[20][2]*SK_MZ[3] + P[20][18]*SK_MZ[1] + P[20][16]*SK_MZ[5] - P[20][17]*SK_MZ[4]);
Kfusion[21] = SK_MZ[0]*(P[21][21] + P[21][0]*SH_MAG[1] + P[21][3]*SH_MAG[0] - P[21][1]*SK_MZ[2] + P[21][2]*SK_MZ[3] + P[21][18]*SK_MZ[1] + P[21][16]*SK_MZ[5] - P[21][17]*SK_MZ[4]);
} else {
Kfusion[16] = 0;
Kfusion[17] = 0;
Kfusion[18] = 0;
Kfusion[19] = 0;
Kfusion[20] = 0;
Kfusion[21] = 0;
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_MZ[0]*(P[22][21] + P[22][0]*SH_MAG[1] + P[22][3]*SH_MAG[0] - P[22][1]*SK_MZ[2] + P[22][2]*SK_MZ[3] + P[22][18]*SK_MZ[1] + P[22][16]*SK_MZ[5] - P[22][17]*SK_MZ[4]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovMag[2] = 1.0f/SK_MZ[0];
innovMag[2] = MagPred[2] - magData.z;
@ -1416,7 +1421,7 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
if ((innovMag[obsIndex]*innovMag[obsIndex]/varInnovMag[obsIndex]) < 25.0f)
{
// correct the state vector
for (uint8_t j= 0; j < indexLimit; j++)
for (uint8_t j= 0; j < n_states; j++)
{
states[j] = states[j] - Kfusion[j] * innovMag[obsIndex];
}
@ -1433,7 +1438,7 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
// correct the covariance P = (I - K*H)*P
// take advantage of the empty columns in KH to reduce the
// number of operations
for (uint8_t i = 0; i < indexLimit; i++)
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j <= 3; j++)
{
@ -1455,9 +1460,9 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
}
}
}
for (uint8_t i = 0; i < indexLimit; i++)
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < indexLimit; j++)
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
KHP[i][j] = 0.0f;
for (uint8_t k = 0; k <= 3; k++)
@ -1474,9 +1479,9 @@ void AttPosEKF::FuseMagnetometer()
}
}
}
for (uint8_t i = 0; i < indexLimit; i++)
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < indexLimit; j++)
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
P[i][j] = P[i][j] - KHP[i][j];
}
@ -1552,15 +1557,31 @@ void AttPosEKF::FuseAirspeed()
Kfusion[12] = SK_TAS*(P[12][4]*SH_TAS[2] - P[12][14]*SH_TAS[2] + P[12][5]*SH_TAS[1] - P[12][15]*SH_TAS[1] + P[12][6]*vd*SH_TAS[0]);
// Only height measurements are allowed to modify the Z delta velocity bias state. This improves the stability of the estimate
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_TAS*(P[13][4]*SH_TAS[2] - P[13][14]*SH_TAS[2] + P[13][5]*SH_TAS[1] - P[13][15]*SH_TAS[1] + P[13][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[14] = SK_TAS*(P[14][4]*SH_TAS[2] - P[14][14]*SH_TAS[2] + P[14][5]*SH_TAS[1] - P[14][15]*SH_TAS[1] + P[14][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[15] = SK_TAS*(P[15][4]*SH_TAS[2] - P[15][14]*SH_TAS[2] + P[15][5]*SH_TAS[1] - P[15][15]*SH_TAS[1] + P[15][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[16] = SK_TAS*(P[16][4]*SH_TAS[2] - P[16][14]*SH_TAS[2] + P[16][5]*SH_TAS[1] - P[16][15]*SH_TAS[1] + P[16][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[17] = SK_TAS*(P[17][4]*SH_TAS[2] - P[17][14]*SH_TAS[2] + P[17][5]*SH_TAS[1] - P[17][15]*SH_TAS[1] + P[17][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[18] = SK_TAS*(P[18][4]*SH_TAS[2] - P[18][14]*SH_TAS[2] + P[18][5]*SH_TAS[1] - P[18][15]*SH_TAS[1] + P[18][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[19] = SK_TAS*(P[19][4]*SH_TAS[2] - P[19][14]*SH_TAS[2] + P[19][5]*SH_TAS[1] - P[19][15]*SH_TAS[1] + P[19][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[20] = SK_TAS*(P[20][4]*SH_TAS[2] - P[20][14]*SH_TAS[2] + P[20][5]*SH_TAS[1] - P[20][15]*SH_TAS[1] + P[20][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[21] = SK_TAS*(P[21][4]*SH_TAS[2] - P[21][14]*SH_TAS[2] + P[21][5]*SH_TAS[1] - P[21][15]*SH_TAS[1] + P[21][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[22] = SK_TAS*(P[22][4]*SH_TAS[2] - P[22][14]*SH_TAS[2] + P[22][5]*SH_TAS[1] - P[22][15]*SH_TAS[1] + P[22][6]*vd*SH_TAS[0]);
// Estimation of selected states is inhibited by setting their Kalman gains to zero
if (!inhibitWindStates) {
Kfusion[14] = SK_TAS*(P[14][4]*SH_TAS[2] - P[14][14]*SH_TAS[2] + P[14][5]*SH_TAS[1] - P[14][15]*SH_TAS[1] + P[14][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[15] = SK_TAS*(P[15][4]*SH_TAS[2] - P[15][14]*SH_TAS[2] + P[15][5]*SH_TAS[1] - P[15][15]*SH_TAS[1] + P[15][6]*vd*SH_TAS[0]);
} else {
Kfusion[14] = 0;
Kfusion[15] = 0;
}
if (!inhibitMagStates) {
Kfusion[16] = SK_TAS*(P[16][4]*SH_TAS[2] - P[16][14]*SH_TAS[2] + P[16][5]*SH_TAS[1] - P[16][15]*SH_TAS[1] + P[16][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[17] = SK_TAS*(P[17][4]*SH_TAS[2] - P[17][14]*SH_TAS[2] + P[17][5]*SH_TAS[1] - P[17][15]*SH_TAS[1] + P[17][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[18] = SK_TAS*(P[18][4]*SH_TAS[2] - P[18][14]*SH_TAS[2] + P[18][5]*SH_TAS[1] - P[18][15]*SH_TAS[1] + P[18][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[19] = SK_TAS*(P[19][4]*SH_TAS[2] - P[19][14]*SH_TAS[2] + P[19][5]*SH_TAS[1] - P[19][15]*SH_TAS[1] + P[19][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[20] = SK_TAS*(P[20][4]*SH_TAS[2] - P[20][14]*SH_TAS[2] + P[20][5]*SH_TAS[1] - P[20][15]*SH_TAS[1] + P[20][6]*vd*SH_TAS[0]);
Kfusion[21] = SK_TAS*(P[21][4]*SH_TAS[2] - P[21][14]*SH_TAS[2] + P[21][5]*SH_TAS[1] - P[21][15]*SH_TAS[1] + P[21][6]*vd*SH_TAS[0]);
} else {
for (uint8_t i=16; i <= 21; i++) {
Kfusion[i] = 0;
}
}
if (!inhibitGndHgtState) {
Kfusion[22] = SK_TAS*(P[22][4]*SH_TAS[2] - P[22][14]*SH_TAS[2] + P[22][5]*SH_TAS[1] - P[22][15]*SH_TAS[1] + P[22][6]*vd*SH_TAS[0]);
} else {
Kfusion[22] = 0;
}
varInnovVtas = 1.0f/SK_TAS;
// Calculate the measurement innovation
@ -1662,9 +1683,9 @@ void AttPosEKF::FuseRangeFinder()
float ptd = statesAtRngTime[22];
// Need to check that our range finder tilt angle is less than 30 degrees and we are using range finder data
SH_RNG[4] = sin(rngFinderPitch);
SH_RNG[4] = sinf(rngFinderPitch);
cosRngTilt = - Tbn.z.x * SH_RNG[4] + Tbn.z.z * cosf(rngFinderPitch);
if (useRangeFinder && cosRngTilt > 0.87f)
if (useRangeFinder && fuseRngData && cosRngTilt > 0.87f)
{
// Calculate observation jacobian and Kalman gain ignoring all states other than the terrain offset
// This prevents the range finder measurement modifying any of the other filter states and significantly reduces computations
@ -1685,10 +1706,12 @@ void AttPosEKF::FuseRangeFinder()
SK_RNG[5] = SH_RNG[2];
Kfusion[22] = SK_RNG[0]*(P[22][9]*SH_RNG[3] - P[22][22]*SH_RNG[3] + P[22][0]*SH_RNG[1]*SK_RNG[2]*SK_RNG[5] - P[22][1]*SH_RNG[1]*SK_RNG[1]*SK_RNG[5] - P[22][2]*SH_RNG[1]*SK_RNG[4]*SK_RNG[5] + P[22][3]*SH_RNG[1]*SK_RNG[3]*SK_RNG[5]);
// Calculate the innovation variance for data logging
varInnovRng = 1.0f/SK_RNG[0];
// Calculate the measurement innovation
rngPred = (ptd - pd)/cosRngTilt;
innovRng = rngPred - rngMea;
//printf("mea=%5.1f, pred=%5.1f, pd=%5.1f, ptd=%5.2f\n", rngMea, rngPred, pd, ptd);
// Check the innovation for consistency and don't fuse if > 5Sigma
if ((innovRng*innovRng*SK_RNG[0]) < 25)
@ -1704,6 +1727,293 @@ void AttPosEKF::FuseRangeFinder()
}
void AttPosEKF::FuseOptFlow()
{
static uint8_t obsIndex;
static float SH_LOS[13];
static float SKK_LOS[15];
static float SK_LOS[2];
static float q0 = 0.0f;
static float q1 = 0.0f;
static float q2 = 0.0f;
static float q3 = 1.0f;
static float vn = 0.0f;
static float ve = 0.0f;
static float vd = 0.0f;
static float pd = 0.0f;
static float ptd = 0.0f;
static Vector3f delAng;
static float R_LOS = 0.01f;
static float losPred[2];
// Transformation matrix from nav to body axes
Mat3f Tnb;
// Transformation matrix from body to sensor axes
// assume camera is aligned with Z body axis plus a misalignment
// defined by 3 small angles about X, Y and Z body axis
Mat3f Tbs;
Tbs.x.y = a3;
Tbs.y.x = -a3;
Tbs.x.z = -a2;
Tbs.z.x = a2;
Tbs.y.z = a1;
Tbs.z.y = -a1;
// Transformation matrix from navigation to sensor axes
Mat3f Tns;
float H_LOS[n_states];
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) {
H_LOS[i] = 0.0f;
}
Vector3f velNED;
Vector3f relVelSensor;
// Perform sequential fusion of optical flow measurements only when in the air and tilt is less than 30 deg.
if (useOpticalFlow && (fuseOptFlowData || obsIndex == 1) && !onGround && Tbs.z.z > 0.866f && rngMea > 5.0f && rngMea < 39.0f)
{
// Sequential fusion of XY components to spread processing load across
// two prediction time steps.
// Calculate observation jacobians and Kalman gains
if (fuseOptFlowData)
{
// Copy required states to local variable names
q0 = statesAtOptFlowTime[0];
q1 = statesAtOptFlowTime[1];
q2 = statesAtOptFlowTime[2];
q3 = statesAtOptFlowTime[3];
vn = statesAtOptFlowTime[4];
ve = statesAtOptFlowTime[5];
vd = statesAtOptFlowTime[6];
pd = statesAtOptFlowTime[9];
ptd = statesAtOptFlowTime[22];
velNED.x = vn;
velNED.y = ve;
velNED.z = vd;
// calculate rotation from NED to body axes
float q00 = sq(q0);
float q11 = sq(q1);
float q22 = sq(q2);
float q33 = sq(q3);
float q01 = q0 * q1;
float q02 = q0 * q2;
float q03 = q0 * q3;
float q12 = q1 * q2;
float q13 = q1 * q3;
float q23 = q2 * q3;
Tnb.x.x = q00 + q11 - q22 - q33;
Tnb.y.y = q00 - q11 + q22 - q33;
Tnb.z.z = q00 - q11 - q22 + q33;
Tnb.y.x = 2*(q12 - q03);
Tnb.z.x = 2*(q13 + q02);
Tnb.x.y = 2*(q12 + q03);
Tnb.z.y = 2*(q23 - q01);
Tnb.x.z = 2*(q13 - q02);
Tnb.y.z = 2*(q23 + q01);
// calculate transformation from NED to sensor axes
Tns = Tbs*Tnb;
// calculate range from ground plain to centre of sensor fov assuming flat earth
float range = ConstrainFloat(((ptd - pd)/Tns.z.z),0.5f,100.0f);
// calculate relative velocity in sensor frame
relVelSensor = Tns*velNED;
// calculate delta angles in sensor axes
Vector3f delAngRel = Tbs*delAng;
// divide velocity by range and include angular rate effects to get predicted angular LOS rates relative to X and Y axes
losPred[0] = relVelSensor.y/range;
losPred[1] = -relVelSensor.x/range;
//printf("relVelSensor.x=%5.1f, relVelSensor.y=%5.1f\n", relVelSensor.x, relVelSensor.y);
//printf("Xpred=%5.2f, Xmea=%5.2f, Ypred=%5.2f, Ymea=%5.2f, delAng.x=%4.4f, delAng.y=%4.4f\n", losPred[0], losData[0], losPred[1], losData[1], delAng.x, delAng.y);
//printf("omegaX=%5.2f, omegaY=%5.2f, velY=%5.1f velX=%5.1f\n, range=%5.1f\n", delAngRel.x/dt, delAngRel.y/dt, relVelSensor.y, relVelSensor.x, range);
// Calculate observation jacobians
SH_LOS[0] = a1*(2*q0*q1 + 2*q2*q3) + a2*(2*q0*q2 - 2*q1*q3) - sq(q0) + sq(q1) + sq(q2) - sq(q3);
SH_LOS[1] = vd*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3)) - ve*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3)) + vn*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
SH_LOS[2] = ve*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) - vd*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3)) + vn*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
SH_LOS[3] = 1/(pd - ptd);
SH_LOS[4] = 2*q1 - 2*a2*q3 + 2*a3*q2;
SH_LOS[5] = 2*a2*q2 - 2*q0 + 2*a3*q3;
SH_LOS[6] = 2*q2 + 2*a2*q0 - 2*a3*q1;
SH_LOS[7] = 1/sq(pd - ptd);
SH_LOS[8] = 2*q2 + 2*a1*q3 - 2*a3*q1;
SH_LOS[9] = 2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a3*q0;
SH_LOS[10] = 2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a3*q3;
SH_LOS[11] = 2*q3 + 2*a2*q1 + 2*a3*q0;
SH_LOS[12] = 2*q1 + 2*a1*q0 + 2*a3*q2;
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
H_LOS[0] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
H_LOS[1] = - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
H_LOS[2] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3);
H_LOS[3] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
H_LOS[4] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3));
H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3));
H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3));
H_LOS[9] = SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
H_LOS[22] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7];
// Calculate Kalman gain
SKK_LOS[0] = a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3);
SKK_LOS[1] = a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3);
SKK_LOS[2] = a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3);
SKK_LOS[3] = a1*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q1 + 2*q2*q3 + a3*(2*q0*q2 - 2*q1*q3);
SKK_LOS[4] = a1*(2*q0*q1 - 2*q2*q3) + a3*(2*q0*q3 + 2*q1*q2) - sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) + sq(q3);
SKK_LOS[5] = a3*(sq(q0) + sq(q1) - sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 - 2*q1*q2 - a1*(2*q0*q2 + 2*q1*q3);
SKK_LOS[6] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[8] - ve*SH_LOS[9] + vn*SH_LOS[10]);
SKK_LOS[7] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[10] + ve*SH_LOS[12] - vn*SH_LOS[8]);
SKK_LOS[8] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[10] - vd*SH_LOS[12] + vn*SH_LOS[9]);
SKK_LOS[9] = SH_LOS[2]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[9] + ve*SH_LOS[8] + vn*SH_LOS[12]);
SKK_LOS[10] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
SKK_LOS[11] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
SKK_LOS[12] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
SKK_LOS[13] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]);
SKK_LOS[14] = SH_LOS[0];
SK_LOS[0] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[8]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[1][0]*SKK_LOS[7] + P[2][0]*SKK_LOS[9] - P[3][0]*SKK_LOS[6] - P[9][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[7]*(P[0][1]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] + P[2][1]*SKK_LOS[9] - P[3][1]*SKK_LOS[6] - P[9][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[9]*(P[0][2]*SKK_LOS[8] + P[1][2]*SKK_LOS[7] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[3][2]*SKK_LOS[6] - P[9][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[6]*(P[0][3]*SKK_LOS[8] + P[1][3]*SKK_LOS[7] + P[2][3]*SKK_LOS[9] - P[3][3]*SKK_LOS[6] - P[9][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[8] + P[1][9]*SKK_LOS[7] + P[2][9]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SKK_LOS[6] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[8] + P[1][22]*SKK_LOS[7] + P[2][22]*SKK_LOS[9] - P[3][22]*SKK_LOS[6] - P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[8] + P[1][4]*SKK_LOS[7] + P[2][4]*SKK_LOS[9] - P[3][4]*SKK_LOS[6] - P[9][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[8] + P[1][5]*SKK_LOS[7] + P[2][5]*SKK_LOS[9] - P[3][5]*SKK_LOS[6] - P[9][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[8] + P[1][6]*SKK_LOS[7] + P[2][6]*SKK_LOS[9] - P[3][6]*SKK_LOS[6] - P[9][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]));
Kfusion[0] = -SK_LOS[0]*(P[0][0]*SKK_LOS[8] + P[0][1]*SKK_LOS[7] - P[0][3]*SKK_LOS[6] + P[0][2]*SKK_LOS[9] - P[0][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[1] = -SK_LOS[0]*(P[1][0]*SKK_LOS[8] + P[1][1]*SKK_LOS[7] - P[1][3]*SKK_LOS[6] + P[1][2]*SKK_LOS[9] - P[1][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[2] = -SK_LOS[0]*(P[2][0]*SKK_LOS[8] + P[2][1]*SKK_LOS[7] - P[2][3]*SKK_LOS[6] + P[2][2]*SKK_LOS[9] - P[2][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[3] = -SK_LOS[0]*(P[3][0]*SKK_LOS[8] + P[3][1]*SKK_LOS[7] - P[3][3]*SKK_LOS[6] + P[3][2]*SKK_LOS[9] - P[3][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[4] = -SK_LOS[0]*(P[4][0]*SKK_LOS[8] + P[4][1]*SKK_LOS[7] - P[4][3]*SKK_LOS[6] + P[4][2]*SKK_LOS[9] - P[4][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[5] = -SK_LOS[0]*(P[5][0]*SKK_LOS[8] + P[5][1]*SKK_LOS[7] - P[5][3]*SKK_LOS[6] + P[5][2]*SKK_LOS[9] - P[5][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[6] = -SK_LOS[0]*(P[6][0]*SKK_LOS[8] + P[6][1]*SKK_LOS[7] - P[6][3]*SKK_LOS[6] + P[6][2]*SKK_LOS[9] - P[6][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[7] = -SK_LOS[0]*(P[7][0]*SKK_LOS[8] + P[7][1]*SKK_LOS[7] - P[7][3]*SKK_LOS[6] + P[7][2]*SKK_LOS[9] - P[7][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[8] = -SK_LOS[0]*(P[8][0]*SKK_LOS[8] + P[8][1]*SKK_LOS[7] - P[8][3]*SKK_LOS[6] + P[8][2]*SKK_LOS[9] - P[8][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[9] = -SK_LOS[0]*(P[9][0]*SKK_LOS[8] + P[9][1]*SKK_LOS[7] - P[9][3]*SKK_LOS[6] + P[9][2]*SKK_LOS[9] - P[9][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[10] = -SK_LOS[0]*(P[10][0]*SKK_LOS[8] + P[10][1]*SKK_LOS[7] - P[10][3]*SKK_LOS[6] + P[10][2]*SKK_LOS[9] - P[10][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[11] = -SK_LOS[0]*(P[11][0]*SKK_LOS[8] + P[11][1]*SKK_LOS[7] - P[11][3]*SKK_LOS[6] + P[11][2]*SKK_LOS[9] - P[11][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[12] = -SK_LOS[0]*(P[12][0]*SKK_LOS[8] + P[12][1]*SKK_LOS[7] - P[12][3]*SKK_LOS[6] + P[12][2]*SKK_LOS[9] - P[12][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[13] = 0.0f;//-SK_LOS[0]*(P[13][0]*SKK_LOS[8] + P[13][1]*SKK_LOS[7] - P[13][3]*SKK_LOS[6] + P[13][2]*SKK_LOS[9] - P[13][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[14] = -SK_LOS[0]*(P[14][0]*SKK_LOS[8] + P[14][1]*SKK_LOS[7] - P[14][3]*SKK_LOS[6] + P[14][2]*SKK_LOS[9] - P[14][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[15] = -SK_LOS[0]*(P[15][0]*SKK_LOS[8] + P[15][1]*SKK_LOS[7] - P[15][3]*SKK_LOS[6] + P[15][2]*SKK_LOS[9] - P[15][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[16] = -SK_LOS[0]*(P[16][0]*SKK_LOS[8] + P[16][1]*SKK_LOS[7] - P[16][3]*SKK_LOS[6] + P[16][2]*SKK_LOS[9] - P[16][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[17] = -SK_LOS[0]*(P[17][0]*SKK_LOS[8] + P[17][1]*SKK_LOS[7] - P[17][3]*SKK_LOS[6] + P[17][2]*SKK_LOS[9] - P[17][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[18] = -SK_LOS[0]*(P[18][0]*SKK_LOS[8] + P[18][1]*SKK_LOS[7] - P[18][3]*SKK_LOS[6] + P[18][2]*SKK_LOS[9] - P[18][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[19] = -SK_LOS[0]*(P[19][0]*SKK_LOS[8] + P[19][1]*SKK_LOS[7] - P[19][3]*SKK_LOS[6] + P[19][2]*SKK_LOS[9] - P[19][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[20] = -SK_LOS[0]*(P[20][0]*SKK_LOS[8] + P[20][1]*SKK_LOS[7] - P[20][3]*SKK_LOS[6] + P[20][2]*SKK_LOS[9] - P[20][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[21] = -SK_LOS[0]*(P[21][0]*SKK_LOS[8] + P[21][1]*SKK_LOS[7] - P[21][3]*SKK_LOS[6] + P[21][2]*SKK_LOS[9] - P[21][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[22] = -SK_LOS[0]*(P[22][0]*SKK_LOS[8] + P[22][1]*SKK_LOS[7] - P[22][3]*SKK_LOS[6] + P[22][2]*SKK_LOS[9] - P[22][9]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[2]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[5]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[4]*SKK_LOS[14] - P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[3]*SKK_LOS[14]);
varInnovOptFlow[0] = 1.0f/SK_LOS[0];
innovOptFlow[0] = losPred[0] - losData[0];
// reset the observation index to 0 (we start by fusing the X
// measurement)
obsIndex = 0;
fuseOptFlowData = false;
}
else if (obsIndex == 1) // we are now fusing the Y measurement
{
// Calculate observation jacobians
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++) H_LOS[i] = 0;
H_LOS[0] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*a1*q1 - 2*q0 + 2*a2*q2) + SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[6] - ve*SH_LOS[11] + vn*SH_LOS[5]);
H_LOS[1] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q1 + 2*a1*q0 - 2*a2*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[11] + ve*SH_LOS[6] + vn*SH_LOS[4]);
H_LOS[2] = SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6]);
H_LOS[3] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1);
H_LOS[4] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(2*q0*q2 + 2*q1*q3) + a3*(2*q0*q3 - 2*q1*q2) - sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) + sq(q3));
H_LOS[5] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a3*(sq(q0) - sq(q1) + sq(q2) - sq(q3)) + 2*q0*q3 + 2*q1*q2 + a2*(2*q0*q1 - 2*q2*q3));
H_LOS[6] = SH_LOS[0]*SH_LOS[3]*(a2*(sq(q0) - sq(q1) - sq(q2) + sq(q3)) + 2*q0*q2 - 2*q1*q3 - a3*(2*q0*q1 + 2*q2*q3));
H_LOS[9] = -SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
H_LOS[22] = SH_LOS[0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7];
// Calculate Kalman gains
SK_LOS[1] = 1/(R_LOS + SKK_LOS[12]*(P[0][2]*SKK_LOS[10] + P[1][2]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[3][2]*SKK_LOS[13] - P[9][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][2]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][2]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SKK_LOS[13]*(P[0][3]*SKK_LOS[10] + P[1][3]*SKK_LOS[11] + P[2][3]*SKK_LOS[12] - P[3][3]*SKK_LOS[13] - P[9][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][3]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][3]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[10]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] + P[1][0]*SKK_LOS[11] + P[2][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][0]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][0]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][0]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SKK_LOS[11]*(P[0][1]*SKK_LOS[10] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[2][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q2 + 2*a2*q0 + 2*a1*q3) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(vd*SH_LOS[5] + ve*SH_LOS[4] - vn*SH_LOS[6])) - P[3][1]*(SH_LOS[1]*SH_LOS[3]*(2*q3 - 2*a1*q2 + 2*a2*q1) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[14]*(ve*SH_LOS[5] - vd*SH_LOS[4] + vn*SH_LOS[11])) - P[9][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][1]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][1]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][9]*SKK_LOS[10] + P[1][9]*SKK_LOS[11] + P[2][9]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SKK_LOS[13] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][9]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14]*(P[0][22]*SKK_LOS[10] + P[1][22]*SKK_LOS[11] + P[2][22]*SKK_LOS[12] - P[3][22]*SKK_LOS[13] - P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14]*(P[0][4]*SKK_LOS[10] + P[1][4]*SKK_LOS[11] + P[2][4]*SKK_LOS[12] - P[3][4]*SKK_LOS[13] - P[9][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) - SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]*(P[0][5]*SKK_LOS[10] + P[1][5]*SKK_LOS[11] + P[2][5]*SKK_LOS[12] - P[3][5]*SKK_LOS[13] - P[9][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][5]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]) + SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]*(P[0][6]*SKK_LOS[10] + P[1][6]*SKK_LOS[11] + P[2][6]*SKK_LOS[12] - P[3][6]*SKK_LOS[13] - P[9][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14]));
Kfusion[0] = SK_LOS[1]*(P[0][0]*SKK_LOS[10] - P[0][3]*SKK_LOS[13] + P[0][1]*SKK_LOS[11] + P[0][2]*SKK_LOS[12] - P[0][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[0][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[0][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[0][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[1] = SK_LOS[1]*(P[1][0]*SKK_LOS[10] - P[1][3]*SKK_LOS[13] + P[1][1]*SKK_LOS[11] + P[1][2]*SKK_LOS[12] - P[1][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[1][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[1][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[1][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[2] = SK_LOS[1]*(P[2][0]*SKK_LOS[10] - P[2][3]*SKK_LOS[13] + P[2][1]*SKK_LOS[11] + P[2][2]*SKK_LOS[12] - P[2][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[2][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[2][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[2][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[3] = SK_LOS[1]*(P[3][0]*SKK_LOS[10] - P[3][3]*SKK_LOS[13] + P[3][1]*SKK_LOS[11] + P[3][2]*SKK_LOS[12] - P[3][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[3][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[3][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[3][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[4] = SK_LOS[1]*(P[4][0]*SKK_LOS[10] - P[4][3]*SKK_LOS[13] + P[4][1]*SKK_LOS[11] + P[4][2]*SKK_LOS[12] - P[4][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[4][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[4][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[4][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[5] = SK_LOS[1]*(P[5][0]*SKK_LOS[10] - P[5][3]*SKK_LOS[13] + P[5][1]*SKK_LOS[11] + P[5][2]*SKK_LOS[12] - P[5][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[5][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[5][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[5][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[6] = SK_LOS[1]*(P[6][0]*SKK_LOS[10] - P[6][3]*SKK_LOS[13] + P[6][1]*SKK_LOS[11] + P[6][2]*SKK_LOS[12] - P[6][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[6][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[6][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[6][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[7] = SK_LOS[1]*(P[7][0]*SKK_LOS[10] - P[7][3]*SKK_LOS[13] + P[7][1]*SKK_LOS[11] + P[7][2]*SKK_LOS[12] - P[7][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[7][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[7][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[7][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[8] = SK_LOS[1]*(P[8][0]*SKK_LOS[10] - P[8][3]*SKK_LOS[13] + P[8][1]*SKK_LOS[11] + P[8][2]*SKK_LOS[12] - P[8][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[8][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[8][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[8][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[9] = SK_LOS[1]*(P[9][0]*SKK_LOS[10] - P[9][3]*SKK_LOS[13] + P[9][1]*SKK_LOS[11] + P[9][2]*SKK_LOS[12] - P[9][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[9][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[9][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[9][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[10] = SK_LOS[1]*(P[10][0]*SKK_LOS[10] - P[10][3]*SKK_LOS[13] + P[10][1]*SKK_LOS[11] + P[10][2]*SKK_LOS[12] - P[10][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[10][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[10][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[10][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[11] = SK_LOS[1]*(P[11][0]*SKK_LOS[10] - P[11][3]*SKK_LOS[13] + P[11][1]*SKK_LOS[11] + P[11][2]*SKK_LOS[12] - P[11][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[11][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[11][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[11][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[12] = SK_LOS[1]*(P[12][0]*SKK_LOS[10] - P[12][3]*SKK_LOS[13] + P[12][1]*SKK_LOS[11] + P[12][2]*SKK_LOS[12] - P[12][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[12][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[12][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[12][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[13] = 0.0f;//SK_LOS[1]*(P[13][0]*SKK_LOS[10] - P[13][3]*SKK_LOS[13] + P[13][1]*SKK_LOS[11] + P[13][2]*SKK_LOS[12] - P[13][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[13][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[13][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[13][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[14] = SK_LOS[1]*(P[14][0]*SKK_LOS[10] - P[14][3]*SKK_LOS[13] + P[14][1]*SKK_LOS[11] + P[14][2]*SKK_LOS[12] - P[14][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[14][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[14][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[14][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[15] = SK_LOS[1]*(P[15][0]*SKK_LOS[10] - P[15][3]*SKK_LOS[13] + P[15][1]*SKK_LOS[11] + P[15][2]*SKK_LOS[12] - P[15][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[15][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[15][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[15][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[16] = SK_LOS[1]*(P[16][0]*SKK_LOS[10] - P[16][3]*SKK_LOS[13] + P[16][1]*SKK_LOS[11] + P[16][2]*SKK_LOS[12] - P[16][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[16][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[16][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[16][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[17] = SK_LOS[1]*(P[17][0]*SKK_LOS[10] - P[17][3]*SKK_LOS[13] + P[17][1]*SKK_LOS[11] + P[17][2]*SKK_LOS[12] - P[17][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[17][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[17][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[17][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[18] = SK_LOS[1]*(P[18][0]*SKK_LOS[10] - P[18][3]*SKK_LOS[13] + P[18][1]*SKK_LOS[11] + P[18][2]*SKK_LOS[12] - P[18][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[18][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[18][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[18][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[19] = SK_LOS[1]*(P[19][0]*SKK_LOS[10] - P[19][3]*SKK_LOS[13] + P[19][1]*SKK_LOS[11] + P[19][2]*SKK_LOS[12] - P[19][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[19][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[19][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[19][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[20] = SK_LOS[1]*(P[20][0]*SKK_LOS[10] - P[20][3]*SKK_LOS[13] + P[20][1]*SKK_LOS[11] + P[20][2]*SKK_LOS[12] - P[20][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[20][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[20][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[20][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[21] = SK_LOS[1]*(P[21][0]*SKK_LOS[10] - P[21][3]*SKK_LOS[13] + P[21][1]*SKK_LOS[11] + P[21][2]*SKK_LOS[12] - P[21][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[21][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[21][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[21][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
Kfusion[22] = SK_LOS[1]*(P[22][0]*SKK_LOS[10] - P[22][3]*SKK_LOS[13] + P[22][1]*SKK_LOS[11] + P[22][2]*SKK_LOS[12] - P[22][9]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][22]*SH_LOS[1]*SH_LOS[7]*SKK_LOS[14] + P[22][6]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[0]*SKK_LOS[14] + P[22][4]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[2]*SKK_LOS[14] - P[22][5]*SH_LOS[3]*SKK_LOS[1]*SKK_LOS[14]);
varInnovOptFlow[1] = 1.0f/SK_LOS[1];
innovOptFlow[1] = losPred[1] - losData[1];
}
// Check the innovation for consistency and don't fuse if > 3Sigma
if ((innovOptFlow[obsIndex]*innovOptFlow[obsIndex]/varInnovOptFlow[obsIndex]) < 9.0f)
{
// correct the state vector
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
states[j] = states[j] - Kfusion[j] * innovOptFlow[obsIndex];
}
// normalise the quaternion states
float quatMag = sqrt(states[0]*states[0] + states[1]*states[1] + states[2]*states[2] + states[3]*states[3]);
if (quatMag > 1e-12)
{
for (uint8_t j= 0; j<=3; j++)
{
float quatMagInv = 1.0f/quatMag;
states[j] = states[j] * quatMagInv;
}
}
// correct the covariance P = (I - K*H)*P
// take advantage of the empty columns in KH to reduce the
// number of operations
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j <= 6; j++)
{
KH[i][j] = Kfusion[i] * H_LOS[j];
}
for (uint8_t j = 7; j <= 8; j++)
{
KH[i][j] = 0.0f;
}
KH[i][9] = Kfusion[i] * H_LOS[9];
for (uint8_t j = 10; j <= 21; j++)
{
KH[i][j] = 0.0f;
}
KH[i][22] = Kfusion[i] * H_LOS[22];
}
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
KHP[i][j] = 0.0f;
for (uint8_t k = 0; k <= 6; k++)
{
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][k] * P[k][j];
}
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][9] * P[9][j];
KHP[i][j] = KHP[i][j] + KH[i][22] * P[2][j];
}
}
}
for (uint8_t i = 0; i < n_states; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j < n_states; j++)
{
P[i][j] = P[i][j] - KHP[i][j];
}
}
}
obsIndex = obsIndex + 1;
ForceSymmetry();
ConstrainVariances();
}
void AttPosEKF::zeroCols(float (&covMat)[n_states][n_states], uint8_t first, uint8_t last)
{
uint8_t row;
@ -1904,6 +2214,24 @@ void AttPosEKF::OnGroundCheck()
if (staticMode) {
staticMode = (!refSet || (GPSstatus < GPS_FIX_3D));
}
// don't update wind states if there is no airspeed measurement
if (onGround || !useAirspeed) {
inhibitWindStates = true;
} else {
inhibitWindStates =false;
}
// don't update magnetic field states if on ground or not using compass
if (onGround || !useCompass) {
inhibitMagStates = true;
} else {
inhibitMagStates = false;
}
// don't update terrain offset state if on ground
if (onGround) {
inhibitGndHgtState = true;
} else {
inhibitGndHgtState = false;
}
}
void AttPosEKF::calcEarthRateNED(Vector3f &omega, float latitude)
@ -1931,8 +2259,8 @@ void AttPosEKF::CovarianceInit()
P[11][11] = P[10][10];
P[12][12] = P[10][10];
P[13][13] = sq(0.2f*dtIMU);
P[14][14] = sq(8.0f);
P[15][14] = P[14][14];
P[14][14] = sq(0.0f);
P[15][15] = P[14][14];
P[16][16] = sq(0.02f);
P[17][17] = P[16][16];
P[18][18] = P[16][16];

20
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_23states.h
View File

@ -29,6 +29,10 @@ public:
float covDelAngMax; // maximum delta angle between covariance predictions
float rngFinderPitch; // pitch angle of laser range finder in radians. Zero is aligned with the Z body axis. Positive is RH rotation about Y body axis.
float a1; // optical flow sensor misalgnment angle about X axis (rad)
float a2; // optical flow sensor misalgnment angle about Y axis (rad)
float a3; // optical flow sensor misalgnment angle about Z axis (rad)
float yawVarScale;
float windVelSigma;
float dAngBiasSigma;
@ -55,6 +59,9 @@ public:
covDelAngMax = 0.02f; // maximum delta angle between covariance predictions
rngFinderPitch = 0.0f; // pitch angle of laser range finder in radians. Zero is aligned with the Z body axis. Positive is RH rotation about Y body axis.
EAS2TAS = 1.0f;
a1 = 0.0f; // optical flow sensor misalgnment angle about X axis (rad)
a2 = 0.0f; // optical flow sensor misalgnment angle about Y axis (rad)
a3 = 0.0f; // optical flow sensor misalgnment angle about Z axis (rad)
yawVarScale = 1.0f;
windVelSigma = 0.1f;
@ -115,6 +122,7 @@ public:
float statesAtMagMeasTime[n_states]; // filter satates at the effective measurement time
float statesAtVtasMeasTime[n_states]; // filter states at the effective measurement time
float statesAtRngTime[n_states]; // filter states at the effective measurement time
float statesAtOptFlowTime[n_states]; // States at the effective optical flow measurement time
Vector3f correctedDelAng; // delta angles about the xyz body axes corrected for errors (rad)
Vector3f correctedDelVel; // delta velocities along the XYZ body axes corrected for errors (m/s)
@ -147,9 +155,13 @@ public:
float innovMag[3]; // innovation output
float varInnovMag[3]; // innovation variance output
Vector3f magData; // magnetometer flux radings in X,Y,Z body axes
float losData[2]; // optical flow LOS rate measurements (rad/sec)
float innovVtas; // innovation output
float innovRng; ///< Range finder innovation
float innovOptFlow[2]; // optical flow LOS innovations (rad/sec)
float varInnovOptFlow[2]; // optical flow innovations variances (rad/sec)^2
float varInnovVtas; // innovation variance output
float varInnovRng; // range finder innovation variance
float VtasMeas; // true airspeed measurement (m/s)
float magDeclination; ///< magnetic declination
double latRef; // WGS-84 latitude of reference point (rad)
@ -178,12 +190,18 @@ public:
bool fuseMagData; // boolean true when magnetometer data is to be fused
bool fuseVtasData; // boolean true when airspeed data is to be fused
bool fuseRngData; ///< true when range data is fused
bool fuseOptFlowData; // true when optical flow data is fused
bool inhibitWindStates; // true when wind states and covariances are to remain constant
bool inhibitMagStates; // true when magnetic field states and covariances are to remain constant
bool inhibitGndHgtState; // true when the terrain ground height offset state and covariances are to remain constant
bool onGround; ///< boolean true when the flight vehicle is on the ground (not flying)
bool staticMode; ///< boolean true if no position feedback is fused
bool useAirspeed; ///< boolean true if airspeed data is being used
bool useCompass; ///< boolean true if magnetometer data is being used
bool useRangeFinder; ///< true when rangefinder is being used
bool useOpticalFlow; // true when optical flow data is being used
bool ekfDiverged;
uint64_t lastReset;
@ -208,7 +226,7 @@ void FuseAirspeed();
void FuseRangeFinder();
void FuseOpticalFlow();
void FuseOptFlow();
void zeroRows(float (&covMat)[n_states][n_states], uint8_t first, uint8_t last);

19
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_utilities.cpp
View File

@ -101,6 +101,25 @@ Vector3f operator*( Mat3f matIn, Vector3f vecIn)
return vecOut;
}
// overload * operator to provide a matrix product
Mat3f operator*( Mat3f matIn1, Mat3f matIn2)
{
Mat3f matOut;
matOut.x.x = matIn1.x.x*matIn2.x.x + matIn1.x.y*matIn2.y.x + matIn1.x.z*matIn2.z.x;
matOut.x.y = matIn1.x.x*matIn2.x.y + matIn1.x.y*matIn2.y.y + matIn1.x.z*matIn2.z.y;
matOut.x.z = matIn1.x.x*matIn2.x.z + matIn1.x.y*matIn2.y.z + matIn1.x.z*matIn2.z.z;
matOut.y.x = matIn1.y.x*matIn2.x.x + matIn1.y.y*matIn2.y.x + matIn1.y.z*matIn2.z.x;
matOut.y.y = matIn1.y.x*matIn2.x.y + matIn1.y.y*matIn2.y.y + matIn1.y.z*matIn2.z.y;
matOut.y.z = matIn1.y.x*matIn2.x.z + matIn1.y.y*matIn2.y.z + matIn1.y.z*matIn2.z.z;
matOut.z.x = matIn1.z.x*matIn2.x.x + matIn1.z.y*matIn2.y.x + matIn1.z.z*matIn2.z.x;
matOut.z.y = matIn1.z.x*matIn2.x.y + matIn1.z.y*matIn2.y.y + matIn1.z.z*matIn2.z.y;
matOut.z.z = matIn1.z.x*matIn2.x.z + matIn1.z.y*matIn2.y.z + matIn1.z.z*matIn2.z.z;
return matOut;
}
// overload % operator to provide a vector cross product
Vector3f operator%( Vector3f vecIn1, Vector3f vecIn2)
{

3
src/modules/ekf_att_pos_estimator/estimator_utilities.h
View File

@ -41,6 +41,7 @@ Vector3f operator*(float sclIn1, Vector3f vecIn1);
Vector3f operator+( Vector3f vecIn1, Vector3f vecIn2);
Vector3f operator-( Vector3f vecIn1, Vector3f vecIn2);
Vector3f operator*( Mat3f matIn, Vector3f vecIn);
Mat3f operator*( Mat3f matIn1, Mat3f matIn2);
Vector3f operator%( Vector3f vecIn1, Vector3f vecIn2);
Vector3f operator*(Vector3f vecIn1, float sclIn1);
@ -79,4 +80,4 @@ struct ekf_status_report {
bool velOffsetExcessive;
};
void ekf_debug(const char *fmt, ...);
void ekf_debug(const char *fmt, ...);