Time/fg_time.c

   1 /**************************************************************************
   2  * fg_time.c -- data structures and routines for managing time related stuff.
   3  *
   4  * Written by Curtis Olson, started August 1997.
   5  *
   6  * Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11  * License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  *
  22  * $Id$
  23  * (Log is kept at end of this file)
  24  **************************************************************************/
  25
  26
  27 #include <math.h>
  28 #include <stdio.h>
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <time.h>
  31
  32 #ifdef WIN32
  33 #include <sys/time.h> /* for gettimeofday() */
  34 #include <unistd.h>   /* for gettimeofday() */
  35 #endif
  36
  37 #include "fg_time.h"
  38 #include "../Include/constants.h"
  39 #include "../Flight/flight.h"
  40 #include "../Time/fg_time.h"
  41
  42
  43 #define DEGHR(x)        ((x)/15.)
  44 #define RADHR(x)        DEGHR(x*RAD_TO_DEG)
  45
  46
  47 struct fgTIME cur_time_params;
  48 struct fgLIGHT cur_light_params;
  49
  50
  51 /* Initialize the time dependent variables */
  52
  53 void fgTimeInit(struct fgTIME *t) {
  54     t->gst_diff = -9999.0;
  55 }
  56
  57
  58 /* given a date in months, mn, days, dy, years, yr, return the
  59  * modified Julian date (number of days elapsed since 1900 jan 0.5),
  60  * mjd.  Adapted from Xephem.  */
  61
  62 double cal_mjd (int mn, double dy, int yr) {
  63     static double last_mjd, last_dy;
  64     double mjd;
  65     static int last_mn, last_yr;
  66     int b, d, m, y;
  67     long c;
  68
  69     if (mn == last_mn && yr == last_yr && dy == last_dy) {
  70         mjd = last_mjd;
  71         return(mjd);
  72     }
  73
  74     m = mn;
  75     y = (yr < 0) ? yr + 1 : yr;
  76     if (mn < 3) {
  77         m += 12;
  78         y -= 1;
  79     }
  80
  81     if (yr < 1582 || (yr == 1582 && (mn < 10 || (mn == 10 && dy < 15)))) {
  82         b = 0;
  83     } else {
  84         int a;
  85         a = y/100;
  86         b = 2 - a + a/4;
  87     }
  88
  89     if (y < 0) {
  90         c = (long)((365.25*y) - 0.75) - 694025L;
  91     } else {
  92         c = (long)(365.25*y) - 694025L;
  93     }
  94
  95     d = 30.6001*(m+1);
  96
  97     mjd = b + c + d + dy - 0.5;
  98
  99     last_mn = mn;
 100     last_dy = dy;
 101     last_yr = yr;
 102     last_mjd = mjd;
 103
 104     return(mjd);
 105 }
 106
 107
 108 /* given an mjd, return greenwich mean siderial time, gst */
 109
 110 double utc_gst (double mjd) {
 111     double gst;
 112     double day = floor(mjd-0.5)+0.5;
 113     double hr = (mjd-day)*24.0;
 114     double T, x;
 115
 116     T = ((int)(mjd - 0.5) + 0.5 - J2000)/36525.0;
 117     x = 24110.54841 + (8640184.812866 + (0.093104 - 6.2e-6 * T) * T) * T;
 118     x /= 3600.0;
 119     gst = (1.0/SIDRATE)*hr + x;
 120
 121     printf("gst => %.4f\n", gst);
 122
 123     return(gst);
 124 }
 125
 126
 127 /* given Julian Date and Longitude (decimal degrees West) compute and
 128  * return Local Sidereal Time, in decimal hours.
 129  *
 130  * Provided courtesy of ecdowney@noao.edu (Elwood Downey)
 131  */
 132
 133 double sidereal_precise (double mjd, double lng) {
 134     double gst;
 135     double lst;
 136
 137     /* printf ("Current Lst on JD %13.5f at %8.4f degrees West: ",
 138        mjd + MJD0, lng); */
 139
 140     /* convert to required internal units */
 141     lng *= DEG_TO_RAD;
 142
 143     /* compute LST and print */
 144     gst = utc_gst (mjd);
 145     lst = gst - RADHR (lng);
 146     lst -= 24.0*floor(lst/24.0);
 147     /* printf ("%7.4f\n", lst); */
 148
 149     /* that's all */
 150     return (lst);
 151 }
 152
 153
 154 /* return a courser but cheaper estimate of sidereal time */
 155 double sidereal_course(struct tm *gmt, time_t now, double lng) {
 156     time_t start, start_gmt;
 157     struct tm mt;
 158     long int offset;
 159     double diff, part, days, hours, lst;
 160
 161 #ifdef WIN32
 162     int daylight;
 163     long int timezone;
 164
 165     struct timeval tv;
 166     struct timezone tz;
 167 #endif
 168
 169     printf("COURSE: GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 170            gmt->tm_mon, gmt->tm_mday, gmt->tm_year,
 171            gmt->tm_hour, gmt->tm_min, gmt->tm_sec);
 172
 173     mt.tm_mon = 2;
 174     mt.tm_mday = 21;
 175     mt.tm_year = gmt->tm_year;
 176     mt.tm_hour = 12;
 177     mt.tm_min = 0;
 178     mt.tm_sec = 0;
 179
 180     start = mktime(&mt);
 181
 182 #ifdef WIN32
 183     daylight = mt.tm_isdst;
 184     gettimeofday(&tv, &tz);
 185     timezone = tz.tz_minuteswest * 60;
 186 #endif
 187
 188     if ( daylight > 0 ) {
 189         daylight = 1;
 190     } else if ( daylight < 0 ) {
 191         printf("OOOPS, big time problem in fg_time.c, no daylight savings info.\n");
 192     }
 193
 194     offset = -(timezone / 3600 - daylight);
 195
 196     printf("Raw time zone offset = %ld\n", timezone);
 197     printf("Daylight Savings = %d\n", daylight);
 198
 199     printf("Local hours from GMT = %ld\n", offset);
 200
 201     start_gmt = start - timezone + (daylight * 3600);
 202
 203     printf("March 21 noon (CST) = %ld\n", start);
 204     printf("March 21 noon (GMT) = %ld\n", start_gmt);
 205
 206     diff = (now - start_gmt) / (3600.0 * 24.0);
 207
 208     printf("Time since 3/21/%2d GMT = %.2f\n", gmt->tm_year, diff);
 209
 210     part = fmod(diff, 1.0);
 211     days = diff - part;
 212     hours = gmt->tm_hour + gmt->tm_min/60.0 + gmt->tm_sec/3600.0;
 213
 214     lst = (days - lng)/15.0 + hours - 12;
 215
 216     while ( lst < 0.0 ) {
 217         lst += 24.0;
 218     }
 219
 220     printf("days = %.1f  hours = %.2f  lon = %.2f  lst = %.2f\n",
 221            days, hours, lng, lst);
 222
 223     return(lst);
 224 }
 225
 226
 227 /* Update the time dependent variables */
 228
 229 void fgTimeUpdate(struct fgFLIGHT *f, struct fgTIME *t) {
 230     double gst_precise, gst_course;
 231     static long int warp = 0;
 232
 233     /* get current Unix calendar time (in seconds) */
 234     /* warp = 60; */
 235     warp += 0;
 236     t->cur_time = time(NULL) + (0) * 60 * 60;
 237     t->cur_time += warp;
 238     printf("Current Unix calendar time = %ld  warp = %ld\n", t->cur_time, warp);
 239
 240     /* get GMT break down for current time */
 241     t->gmt = gmtime(&t->cur_time);
 242     printf("Current GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 243            t->gmt->tm_mon+1, t->gmt->tm_mday, t->gmt->tm_year,
 244            t->gmt->tm_hour, t->gmt->tm_min, t->gmt->tm_sec);
 245
 246     /* calculate modified Julian date */
 247     t->mjd = cal_mjd ((int)(t->gmt->tm_mon+1), (double)t->gmt->tm_mday,
 248              (int)(t->gmt->tm_year + 1900));
 249
 250     /* add in partial day */
 251     t->mjd += (t->gmt->tm_hour / 24.0) + (t->gmt->tm_min / (24.0 * 60.0)) +
 252            (t->gmt->tm_sec / (24.0 * 60.0 * 60.0));
 253
 254     /* convert "back" to Julian date + partial day (as a fraction of one) */
 255     t->jd = t->mjd + MJD0;
 256     printf("Current Julian Date = %.5f\n", t->jd);
 257
 258     printf("Current Longitude = %.3f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG);
 259
 260     /* Calculate local side real time */
 261     if ( t->gst_diff < -100.0 ) {
 262         /* first time through do the expensive calculation & cheap
 263            calculation to get the difference. */
 264         printf("First time, doing precise gst\n");
 265         t->gst = gst_precise = sidereal_precise(t->mjd, 0.00);
 266         gst_course = sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00);
 267         t->gst_diff = gst_precise - gst_course;
 268
 269         t->lst =
 270             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 271             + t->gst_diff;
 272     } else {
 273         /* course + difference should drift off very slowly */
 274         t->gst =
 275             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00) + t->gst_diff;
 276         t->lst =
 277             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 278             + t->gst_diff;
 279     }
 280     /* printf("Current lon=0.00 Sidereal Time = %.3f\n", t->gst); */
 281     /* printf("Current LOCAL Sidereal Time = %.3f (%.3f) (diff = %.3f)\n",
 282            t->lst, sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG)),
 283            t->gst_diff); */
 284 }
 285
 286
 287 /* $Log$
 288 /* Revision 1.20  1997/12/15 23:55:06  curt
 289 /* Add xgl wrappers for debugging.
 290 /* Generate terrain normals on the fly.
 291 /*
 292  * Revision 1.19  1997/12/15 20:59:10  curt
 293  * Misc. tweaks.
 294  *
 295  * Revision 1.18  1997/12/12 21:41:31  curt
 296  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 297  *
 298  * Revision 1.17  1997/12/12 19:53:04  curt
 299  * Working on lightling and material properties.
 300  *
 301  * Revision 1.16  1997/12/11 04:43:57  curt
 302  * Fixed sun vector and lighting problems.  I thing the moon is now lit
 303  * correctly.
 304  *
 305  * Revision 1.15  1997/12/10 22:37:54  curt
 306  * Prepended "fg" on the name of all global structures that didn't have it yet.
 307  * i.e. "struct WEATHER {}" became "struct fgWEATHER {}"
 308  *
 309  * Revision 1.14  1997/12/10 01:19:52  curt
 310  * Tweaks for verion 0.15 release.
 311  *
 312  * Revision 1.13  1997/12/09 05:11:56  curt
 313  * Working on tweaking lighting.
 314  *
 315  * Revision 1.12  1997/12/09 04:25:37  curt
 316  * Working on adding a global lighting params structure.
 317  *
 318  * Revision 1.11  1997/11/25 19:25:40  curt
 319  * Changes to integrate Durk's moon/sun code updates + clean up.
 320  *
 321  * Revision 1.10  1997/11/15 18:16:42  curt
 322  * minor tweaks.
 323  *
 324  * Revision 1.9  1997/11/14 00:26:50  curt
 325  * Transform scenery coordinates earlier in pipeline when scenery is being
 326  * created, not when it is being loaded.  Precalculate normals for each node
 327  * as average of the normals of each containing polygon so Garoude shading is
 328  * now supportable.
 329  *
 330  * Revision 1.8  1997/10/25 03:30:08  curt
 331  * Misc. tweaks.
 332  *
 333  * Revision 1.7  1997/09/23 00:29:50  curt
 334  * Tweaks to get things to compile with gcc-win32.
 335  *
 336  * Revision 1.6  1997/09/20 03:34:34  curt
 337  * Still trying to get those durned stars aligned properly.
 338  *
 339  * Revision 1.5  1997/09/16 22:14:52  curt
 340  * Tweaked time of day lighting equations.  Don't draw stars during the day.
 341  *
 342  * Revision 1.4  1997/09/16 15:50:31  curt
 343  * Working on star alignment and time issues.
 344  *
 345  * Revision 1.3  1997/09/13 02:00:08  curt
 346  * Mostly working on stars and generating sidereal time for accurate star
 347  * placement.
 348  *
 349  * Revision 1.2  1997/08/27 03:30:35  curt
 350  * Changed naming scheme of basic shared structures.
 351  *
 352  * Revision 1.1  1997/08/13 21:55:59  curt
 353  * Initial revision.
 354  *
 355  */