void LaserMapping::imuHandler(const sensor_msgs::Imu::ConstPtr& imuIn)
{
double roll, pitch, yaw;
tf::Quaternion orientation;
tf::quaternionMsgToTF(imuIn->orientation, orientation);
tf::Matrix3x3(orientation).getRPY(roll, pitch, yaw);
updateIMU({ fromROSTime(imuIn->header.stamp) , roll, pitch });
}
void Madgwick::update(float gx, float gy, float gz, float ax, float ay, float az, float mx, float my, float mz) {
float recipNorm;
float s0, s1, s2, s3;
float qDot1, qDot2, qDot3, qDot4;
float hx, hy;
float _2q0mx, _2q0my, _2q0mz, _2q1mx, _2bx, _2bz, _4bx, _4bz, _8bx, _8bz, _2q0, _2q1, _2q2, _2q3, _2q0q2, _2q2q3, q0q0, q0q1, q0q2, q0q3, q1q1, q1q2, q1q3, q2q2, q2q3, q3q3;
// Use IMU algorithm if magnetometer measurement invalid (avoids NaN in magnetometer normalisation)
if((mx == 0.0f) && (my == 0.0f) && (mz == 0.0f)) {
updateIMU(gx, gy, gz, ax, ay, az);
return;
}
// Rate of change of quaternion from gyroscope
qDot1 = 0.5f * (-q1 * gx - q2 * gy - q3 * gz);
qDot2 = 0.5f * (q0 * gx + q2 * gz - q3 * gy);
qDot3 = 0.5f * (q0 * gy - q1 * gz + q3 * gx);
qDot4 = 0.5f * (q0 * gz + q1 * gy - q2 * gx);
// Compute feedback only if accelerometer measurement valid (avoids NaN in accelerometer normalisation)
if(!((ax == 0.0f) && (ay == 0.0f) && (az == 0.0f))) {
// Normalise accelerometer measurement
recipNorm = invSqrt(ax * ax + ay * ay + az * az);
ax *= recipNorm;
ay *= recipNorm;
az *= recipNorm;
// Normalise magnetometer measurement
recipNorm = invSqrt(mx * mx + my * my + mz * mz);
mx *= recipNorm;
my *= recipNorm;
mz *= recipNorm;
// Auxiliary variables to avoid repeated arithmetic
_2q0mx = 2.0f * q0 * mx;
_2q0my = 2.0f * q0 * my;
_2q0mz = 2.0f * q0 * mz;
_2q1mx = 2.0f * q1 * mx;
_2q0 = 2.0f * q0;
_2q1 = 2.0f * q1;
_2q2 = 2.0f * q2;
_2q3 = 2.0f * q3;
_2q0q2 = 2.0f * q0 * q2;
_2q2q3 = 2.0f * q2 * q3;
q0q0 = q0 * q0;
q0q1 = q0 * q1;
q0q2 = q0 * q2;
q0q3 = q0 * q3;
q1q1 = q1 * q1;
q1q2 = q1 * q2;
q1q3 = q1 * q3;
q2q2 = q2 * q2;
q2q3 = q2 * q3;
q3q3 = q3 * q3;
// Reference direction of Earth's magnetic field
hx = mx * q0q0 - _2q0my * q3 + _2q0mz * q2 + mx * q1q1 + _2q1 * my * q2 + _2q1 * mz * q3 - mx * q2q2 - mx * q3q3;
hy = _2q0mx * q3 + my * q0q0 - _2q0mz * q1 + _2q1mx * q2 - my * q1q1 + my * q2q2 + _2q2 * mz * q3 - my * q3q3;
_2bx = sqrt(hx * hx + hy * hy);
_2bz = -_2q0mx * q2 + _2q0my * q1 + mz * q0q0 + _2q1mx * q3 - mz * q1q1 + _2q2 * my * q3 - mz * q2q2 + mz * q3q3;
_4bx = 2.0f * _2bx;
_4bz = 2.0f * _2bz;
_8bx = 2.0f * _4bx;
_8bz = 2.0f * _4bz;
// Gradient decent algorithm corrective step
s0= -_2q2*(2.0f*(q1q3 - q0q2) - ax) + _2q1*(2.0f*(q0q1 + q2q3) - ay) + -_4bz*q2*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx) + (-_4bx*q3+_4bz*q1)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my) + _4bx*q2*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s1= _2q3*(2.0f*(q1q3 - q0q2) - ax) + _2q0*(2.0f*(q0q1 + q2q3) - ay) + -4.0f*q1*(2.0f*(0.5 - q1q1 - q2q2) - az) + _4bz*q3*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx) + (_4bx*q2+_4bz*q0)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my) + (_4bx*q3-_8bz*q1)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s2= -_2q0*(2.0f*(q1q3 - q0q2) - ax) + _2q3*(2.0f*(q0q1 + q2q3) - ay) + (-4.0f*q2)*(2.0f*(0.5 - q1q1 - q2q2) - az) + (-_8bx*q2-_4bz*q0)*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)+(_4bx*q1+_4bz*q3)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)+(_4bx*q0-_8bz*q2)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s3= _2q1*(2.0f*(q1q3 - q0q2) - ax) + _2q2*(2.0f*(q0q1 + q2q3) - ay)+(-_8bx*q3+_4bz*q1)*(_4bx*(0.5 - q2q2 - q3q3) + _4bz*(q1q3 - q0q2) - mx)+(-_4bx*q0+_4bz*q2)*(_4bx*(q1q2 - q0q3) + _4bz*(q0q1 + q2q3) - my)+(_4bx*q1)*(_4bx*(q0q2 + q1q3) + _4bz*(0.5 - q1q1 - q2q2) - mz);
s0 *= recipNorm;
s1 *= recipNorm;
s2 *= recipNorm;
s3 *= recipNorm;
// Apply feedback step
qDot1 -= beta * s0;
qDot2 -= beta * s1;
qDot3 -= beta * s2;
qDot4 -= beta * s3;
}
// Integrate rate of change of quaternion to yield quaternion
q0 += qDot1 * (1.0f / sampleFreq);
q1 += qDot2 * (1.0f / sampleFreq);
q2 += qDot3 * (1.0f / sampleFreq);
q3 += qDot4 * (1.0f / sampleFreq);
// Normalise quaternion
recipNorm = invSqrt(q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3);
q0 *= recipNorm;
q1 *= recipNorm;
q2 *= recipNorm;
q3 *= recipNorm;
}
