git.gag.com Git - fw/altos/blob - micropeak/MicroData.java

   1 /*
   2  * Copyright © 2012 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  16  */
  17
  18 package org.altusmetrum.micropeak;
  19
  20 import java.lang.*;
  21 import java.io.*;
  22 import java.util.*;
  23 import org.altusmetrum.altoslib_2.*;
  24 import org.altusmetrum.altosuilib_1.*;
  25
  26 class MicroIterator implements Iterator<MicroDataPoint> {
  27         int             i;
  28         MicroData       data;
  29
  30         public boolean hasNext() {
  31                 return i < data.pressures.length;
  32         }
  33
  34         public MicroDataPoint next() {
  35                 return new MicroDataPoint(data, i++);
  36         }
  37
  38         public MicroIterator (MicroData data) {
  39                 this.data = data;
  40                 i = 0;
  41         }
  42
  43         public void remove() {
  44         }
  45 }
  46
  47 class MicroIterable implements Iterable<MicroDataPoint> {
  48
  49         MicroData       data;
  50
  51         public Iterator<MicroDataPoint> iterator() {
  52                 return new MicroIterator(data);
  53         }
  54
  55         public MicroIterable(MicroData data) {
  56                 this.data = data;
  57         }
  58 }
  59
  60 class MicroUIIterator implements Iterator<AltosUIDataPoint> {
  61         int             i;
  62         MicroData       data;
  63
  64         public boolean hasNext() {
  65                 return i < data.pressures.length;
  66         }
  67
  68         public AltosUIDataPoint next() {
  69                 return new MicroDataPoint(data, i++);
  70         }
  71
  72         public MicroUIIterator (MicroData data) {
  73                 this.data = data;
  74                 i = 0;
  75         }
  76
  77         public void remove() {
  78         }
  79 }
  80
  81 class MicroUIIterable implements Iterable<AltosUIDataPoint> {
  82         MicroData       data;
  83
  84         public Iterator<AltosUIDataPoint> iterator() {
  85                 return new MicroUIIterator(data);
  86         }
  87
  88         public MicroUIIterable(MicroData data) {
  89                 this.data = data;
  90         }
  91 }
  92
  93 public class MicroData implements AltosUIDataSet {
  94         public int              ground_pressure;
  95         public int              min_pressure;
  96         public int[]            pressures;
  97         private double          time_step;
  98         private double          ground_altitude;
  99         private ArrayList<Integer>      bytes;
 100         String                  name;
 101         MicroStats              stats;
 102
 103         class FileEndedException extends Exception {
 104         }
 105
 106         class NonHexcharException extends Exception {
 107         }
 108
 109         class InvalidCrcException extends Exception {
 110         }
 111
 112         private int getc(InputStream f) throws IOException, FileEndedException {
 113                 int     c = f.read();
 114
 115                 if (c == -1)
 116                         throw new FileEndedException();
 117                 bytes.add(c);
 118                 return c;
 119         }
 120
 121         private int get_nonwhite(InputStream f) throws IOException, FileEndedException {
 122                 int     c;
 123
 124                 for (;;) {
 125                         c = getc(f);
 126                         if (!Character.isWhitespace(c))
 127                                 return c;
 128                 }
 129         }
 130
 131         private int get_hexc(InputStream f) throws IOException, FileEndedException, NonHexcharException {
 132                 int     c = get_nonwhite(f);
 133
 134                 if ('0' <= c && c <= '9')
 135                         return c - '0';
 136                 if ('a' <= c && c <= 'f')
 137                         return c - 'a' + 10;
 138                 if ('A' <= c && c <= 'F')
 139                         return c - 'A' + 10;
 140                 throw new NonHexcharException();
 141         }
 142
 143         private static final int POLY = 0x8408;
 144
 145         private int log_crc(int crc, int b) {
 146                 int     i;
 147
 148                 for (i = 0; i < 8; i++) {
 149                         if (((crc & 0x0001) ^ (b & 0x0001)) != 0)
 150                                 crc = (crc >> 1) ^ POLY;
 151                         else
 152                                 crc = crc >> 1;
 153                         b >>= 1;
 154                 }
 155                 return crc & 0xffff;
 156         }
 157
 158         int     file_crc;
 159
 160         private int get_hex(InputStream f) throws IOException, FileEndedException, NonHexcharException {
 161                 int     a = get_hexc(f);
 162                 int     b = get_hexc(f);
 163
 164                 int h = (a << 4) + b;
 165
 166                 file_crc = log_crc(file_crc, h);
 167                 return h;
 168         }
 169
 170         private boolean find_header(InputStream f) throws IOException {
 171                 try {
 172                         for (;;) {
 173                                 if (get_nonwhite(f) == 'M' && get_nonwhite(f) == 'P')
 174                                         return true;
 175                         }
 176                 } catch (FileEndedException fe) {
 177                         return false;
 178                 }
 179         }
 180
 181         private int get_32(InputStream f)  throws IOException, FileEndedException, NonHexcharException {
 182                 int     v = 0;
 183                 for (int i = 0; i < 4; i++) {
 184                         v += get_hex(f) << (i * 8);
 185                 }
 186                 return v;
 187         }
 188
 189         private int get_16(InputStream f) throws IOException, FileEndedException, NonHexcharException {
 190                 int     v = 0;
 191                 for (int i = 0; i < 2; i++) {
 192                         v += get_hex(f) << (i * 8);
 193                 }
 194                 return v;
 195         }
 196
 197         private int swap16(int i) {
 198                 return ((i << 8) & 0xff00) | ((i >> 8) & 0xff);
 199         }
 200
 201         public boolean  crc_valid;
 202
 203         int mix_in (int high, int low) {
 204                 return  high - (high & 0xffff) + low;
 205         }
 206
 207         boolean closer (int target, int a, int b) {
 208                 return Math.abs (target - a) < Math.abs(target - b);
 209         }
 210
 211         public double altitude(int i) {
 212                 return AltosConvert.pressure_to_altitude(pressures[i]);
 213         }
 214
 215         public String name() {
 216                 return name;
 217         }
 218
 219         public Iterable<AltosUIDataPoint> dataPoints() {
 220                 return new MicroUIIterable(this);
 221         }
 222
 223         public Iterable<MicroDataPoint> points() {
 224                 return new MicroIterable(this);
 225         }
 226
 227         int fact(int n) {
 228                 if (n == 0)
 229                         return 1;
 230                 return n * fact(n-1);
 231         }
 232
 233         int choose(int n, int k) {
 234                 return fact(n) / (fact(k) * fact(n-k));
 235         }
 236
 237
 238         public double avg_altitude(int center, int dist) {
 239                 int     start = center - dist;
 240                 int     stop = center + dist;
 241
 242                 if (start < 0)
 243                         start = 0;
 244                 if (stop >= pressures.length)
 245                         stop = pressures.length - 1;
 246
 247                 double  sum = 0;
 248                 double  div = 0;
 249
 250                 int     n = dist * 2;
 251
 252                 for (int i = start; i <= stop; i++) {
 253                         int     k = i - (center - dist);
 254                         int     c = choose (n, k);
 255
 256                         sum += c * pressures[i];
 257                         div += c;
 258                 }
 259
 260                 double pres = sum / div;
 261
 262                 double alt = AltosConvert.pressure_to_altitude(pres);
 263                 return alt;
 264         }
 265
 266         public double pressure(int i) {
 267                 return pressures[i];
 268         }
 269
 270         public double height(int i) {
 271                 return altitude(i) - ground_altitude;
 272         }
 273
 274         public double apogee_pressure() {
 275                 return min_pressure;
 276         }
 277
 278         public double apogee_altitude() {
 279                 return AltosConvert.pressure_to_altitude(apogee_pressure());
 280         }
 281
 282         public double apogee_height() {
 283                 return apogee_altitude() - ground_altitude;
 284         }
 285
 286         static final int speed_avg = 3;
 287         static final int accel_avg = 5;
 288
 289         private double avg_speed(int center, int dist) {
 290                 if (center == 0)
 291                         return 0;
 292
 293                 double ai = avg_altitude(center, dist);
 294                 double aj = avg_altitude(center - 1, dist);
 295                 double s = (ai - aj) / time_step;
 296
 297                 return s;
 298         }
 299
 300         public double speed(int i) {
 301                 return avg_speed(i, speed_avg);
 302         }
 303
 304         public double acceleration(int i) {
 305                 if (i == 0)
 306                         return 0;
 307                 return (avg_speed(i, accel_avg) - avg_speed(i-1, accel_avg)) / time_step;
 308         }
 309
 310         public double time(int i) {
 311                 return i * time_step;
 312         }
 313
 314         public void save (OutputStream f) throws IOException {
 315                 for (int c : bytes)
 316                         f.write(c);
 317                 f.write('\n');
 318         }
 319
 320         public void export (Writer f) throws IOException {
 321                 PrintWriter     pw = new PrintWriter(f);
 322                 pw.printf("  Time, Press(Pa), Height(m), Height(f), Speed(m/s), Speed(mph), Speed(mach), Accel(m/s²), Accel(ft/s²),  Accel(g)\n");
 323                 for (MicroDataPoint point : points()) {
 324                         pw.printf("%6.3f,%10.0f,%10.1f,%10.1f,%11.2f,%11.2f,%12.4f,%12.2f,%13.2f,%10.4f\n",
 325                                   point.time,
 326                                   point.pressure,
 327                                   point.height,
 328                                   AltosConvert.meters_to_feet(point.height),
 329                                   point.speed,
 330                                   AltosConvert.meters_to_mph(point.speed),
 331                                   AltosConvert.meters_to_mach(point.speed),
 332                                   point.accel,
 333                                   AltosConvert.meters_to_feet(point.accel),
 334                                   AltosConvert.meters_to_g(point.accel));
 335                 }
 336         }
 337
 338         public void set_name(String name) {
 339                 this.name = name;
 340         }
 341
 342         public MicroData (InputStream f, String name) throws IOException, InterruptedException {
 343                 this.name = name;
 344                 bytes = new ArrayList<Integer>();
 345                 if (!find_header(f))
 346                         throw new IOException("No MicroPeak data header found");
 347                 try {
 348                         file_crc = 0xffff;
 349                         ground_pressure = get_32(f);
 350                         min_pressure = get_32(f);
 351                         int nsamples = get_16(f);
 352                         pressures = new int[nsamples + 1];
 353
 354                         ground_altitude = AltosConvert.pressure_to_altitude(ground_pressure);
 355                         int cur = ground_pressure;
 356                         pressures[0] = cur;
 357                         for (int i = 0; i < nsamples; i++) {
 358                                 int     k = get_16(f);
 359                                 int     same = mix_in(cur, k);
 360                                 int     up = mix_in(cur + 0x10000, k);
 361                                 int     down = mix_in(cur - 0x10000, k);
 362
 363                                 if (closer (cur, same, up)) {
 364                                         if (closer (cur, same, down))
 365                                                 cur = same;
 366                                         else
 367                                                 cur = down;
 368                                 } else {
 369                                         if (closer (cur, up, down))
 370                                                 cur = up;
 371                                         else
 372                                                 cur = down;
 373                                 }
 374
 375                                 pressures[i+1] = cur;
 376                         }
 377
 378                         int current_crc = swap16(~file_crc & 0xffff);
 379                         int crc = get_16(f);
 380
 381                         crc_valid = crc == current_crc;
 382
 383                         time_step = 0.192;
 384                         stats = new MicroStats(this);
 385                 } catch (FileEndedException fe) {
 386                         throw new IOException("File Ended Unexpectedly");
 387                 } catch (NonHexcharException ne) {
 388                         throw new IOException("Non hexadecimal character found");
 389                 }
 390         }
 391
 392         public MicroData() {
 393                 ground_pressure = 101000;
 394                 min_pressure = 101000;
 395                 pressures = new int[1];
 396                 pressures[0] = 101000;
 397         }
 398
 399 }