git.gag.com Git - fw/altos/blob - altoslib/AltosRotation.java

   1 /*
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  17  */
  18
  19 package org.altusmetrum.altoslib_14;
  20
  21 public class AltosRotation extends AltosQuaternion {
  22         private AltosQuaternion         rotation;
  23
  24         /* Compute pitch angle from vertical by taking the pad
  25          * orientation vector and rotating it by the current total
  26          * rotation value. That will be a unit vector pointing along
  27          * the airframe axis. The Z value will be the cosine of the
  28          * angle from vertical.
  29          *
  30          * rot = ao_rotation * vertical * ao_rotation°
  31          * rot = ao_rotation * (0,0,0,1) * ao_rotation°
  32          *     = ((-a.z, a.y, -a.x, a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
  33          *
  34          *     = (-a.z * -a.z) + (a.y * -a.y) - (-a.x * -a.x) + (a.r * a.r)
  35          *     = a.z² - a.y² - a.x² + a.r²
  36          *
  37          * rot = ao_rotation * (0, 0, 0, -1) * ao_rotation°
  38          *     = ((-a.z, -a.y, a.x, -a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
  39          *
  40          *     = (a.z * -a.z) + (-a.y * -a.y) - (a.x * -a.x) + (-a.r * a.r)
  41          *     = -a.z² + a.y² + a.x² - a.r²
  42          *
  43          * tilt = acos(rot)  (in radians)
  44          */
  45
  46         public double tilt() {
  47                 double  rotz = rotation.z * rotation.z - rotation.y * rotation.y - rotation.x * rotation.x + rotation.r * rotation.r;
  48
  49                 double tilt = Math.acos(rotz) * 180.0 / Math.PI;
  50                 return tilt;
  51         }
  52
  53         /* Compute azimuth angle from a reference line pointing out the side
  54          * of the airframe
  55          *
  56          * rot = ao_rotation * x_axis * ao_rotation°
  57          * rot = ao_rotation * (0,1,0,0) * ao_rotation°
  58          *     = (-a.x, a.r, a.z, -a.y) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z) . x
  59          *     = (-a.x * -a.x) + (a.r * a.r) + (a.z * -a.z) - (-a.y * -a.y)
  60          *     = a.x² + a.r² - a.z² - a.y²
  61          *
  62          *     = (-a.x, a.r, a.z, -a.y) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z) . y
  63          *     = (-a.x * -a.y) - (a.r * -a.z) + (a.z * a.r) + (-a.y * -a.x)
  64          *     = a.x * a.y + a.r * a.z + a.z * a.r + a.y * a.x
  65          *
  66          * The X value will be the cosine of the rotation. The Y value will be the
  67          * sine of the rotation; use the sign of that to figure out which direction from
  68          * zero we've headed
  69          */
  70
  71         public double azimuth() {
  72                 double rotx = rotation.x * rotation.x + rotation.r * rotation.r - rotation.z * rotation.z - rotation.y * rotation.y;
  73                 double roty = rotation.x * rotation.y + rotation.r * rotation.z + rotation.z * rotation.r + rotation.y * rotation.x;
  74
  75                 double az = Math.acos(rotx) * 180.0 / Math.PI;
  76                 if (roty < 0)
  77                         return -az;
  78                 return az;
  79         }
  80
  81         /* Given euler rotations in three axes, perform a combined rotation using
  82          * quaternions
  83          */
  84         public void rotate(double x, double y, double z) {
  85                 AltosQuaternion rot = AltosQuaternion.euler(x, y, z);
  86                 rotation = rot.multiply(rotation).normalize();
  87         }
  88
  89         /* Clone an existing rotation value */
  90         public AltosRotation (AltosRotation old) {
  91                 this.rotation = new AltosQuaternion(old.rotation);
  92         }
  93
  94         /* Create a new rotation value given an acceleration vector pointing down */
  95         public AltosRotation(double x,
  96                              double y,
  97                              double z,
  98                              int pad_orientation) {
  99                 AltosQuaternion orient = AltosQuaternion.vector(x, y, z).normalize();
 100                 double sky = (pad_orientation & 1) == 0 ? 1 : -1;
 101                 AltosQuaternion up = new AltosQuaternion(0, 0, 0, sky);
 102                 rotation = up.vectors_to_rotation(orient);
 103         }
 104
 105         public AltosRotation() {
 106                 rotation = new AltosQuaternion();
 107         }
 108 }