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 USE_FTIME
  33 #  include <sys/timeb.h> /* for ftime() and struct timeb */
  34 #else
  35 #  include <unistd.h>  /* for gettimeofday() */
  36 #  include <sys/time.h>  /* for get/setitimer, gettimeofday, struct timeval */
  37 #endif /* USE_FTIME */
  38
  39 #include "fg_time.h"
  40 #include "../Include/constants.h"
  41 #include "../Flight/flight.h"
  42 #include "../Time/fg_time.h"
  43
  44
  45 #define DEGHR(x)        ((x)/15.)
  46 #define RADHR(x)        DEGHR(x*RAD_TO_DEG)
  47
  48
  49 struct fgTIME cur_time_params;
  50 struct fgLIGHT cur_light_params;
  51
  52
  53 /* Initialize the time dependent variables */
  54
  55 void fgTimeInit(struct fgTIME *t) {
  56     printf("Initializing Time\n");
  57
  58     t->gst_diff = -9999.0;
  59     t->warp = 0;
  60     t->warp = 5 * 3600;
  61     t->warp_delta = 0;
  62 }
  63
  64
  65 /* given a date in months, mn, days, dy, years, yr, return the
  66  * modified Julian date (number of days elapsed since 1900 jan 0.5),
  67  * mjd.  Adapted from Xephem.  */
  68
  69 double cal_mjd (int mn, double dy, int yr) {
  70     static double last_mjd, last_dy;
  71     double mjd;
  72     static int last_mn, last_yr;
  73     int b, d, m, y;
  74     long c;
  75
  76     if (mn == last_mn && yr == last_yr && dy == last_dy) {
  77         mjd = last_mjd;
  78         return(mjd);
  79     }
  80
  81     m = mn;
  82     y = (yr < 0) ? yr + 1 : yr;
  83     if (mn < 3) {
  84         m += 12;
  85         y -= 1;
  86     }
  87
  88     if (yr < 1582 || (yr == 1582 && (mn < 10 || (mn == 10 && dy < 15)))) {
  89         b = 0;
  90     } else {
  91         int a;
  92         a = y/100;
  93         b = 2 - a + a/4;
  94     }
  95
  96     if (y < 0) {
  97         c = (long)((365.25*y) - 0.75) - 694025L;
  98     } else {
  99         c = (long)(365.25*y) - 694025L;
 100     }
 101
 102     d = 30.6001*(m+1);
 103
 104     mjd = b + c + d + dy - 0.5;
 105
 106     last_mn = mn;
 107     last_dy = dy;
 108     last_yr = yr;
 109     last_mjd = mjd;
 110
 111     return(mjd);
 112 }
 113
 114
 115 /* given an mjd, return greenwich mean siderial time, gst */
 116
 117 double utc_gst (double mjd) {
 118     double gst;
 119     double day = floor(mjd-0.5)+0.5;
 120     double hr = (mjd-day)*24.0;
 121     double T, x;
 122
 123     T = ((int)(mjd - 0.5) + 0.5 - J2000)/36525.0;
 124     x = 24110.54841 + (8640184.812866 + (0.093104 - 6.2e-6 * T) * T) * T;
 125     x /= 3600.0;
 126     gst = (1.0/SIDRATE)*hr + x;
 127
 128     printf("  gst => %.4f\n", gst);
 129
 130     return(gst);
 131 }
 132
 133
 134 /* given Julian Date and Longitude (decimal degrees West) compute and
 135  * return Local Sidereal Time, in decimal hours.
 136  *
 137  * Provided courtesy of ecdowney@noao.edu (Elwood Downey)
 138  */
 139
 140 double sidereal_precise (double mjd, double lng) {
 141     double gst;
 142     double lst;
 143
 144     /* printf ("Current Lst on JD %13.5f at %8.4f degrees West: ",
 145        mjd + MJD0, lng); */
 146
 147     /* convert to required internal units */
 148     lng *= DEG_TO_RAD;
 149
 150     /* compute LST and print */
 151     gst = utc_gst (mjd);
 152     lst = gst - RADHR (lng);
 153     lst -= 24.0*floor(lst/24.0);
 154     /* printf ("%7.4f\n", lst); */
 155
 156     /* that's all */
 157     return (lst);
 158 }
 159
 160
 161 /* return a courser but cheaper estimate of sidereal time */
 162 double sidereal_course(struct tm *gmt, time_t now, double lng) {
 163     time_t start, start_gmt;
 164     struct tm mt;
 165     long int offset;
 166     double diff, part, days, hours, lst;
 167
 168 #ifdef USE_FTIME
 169     struct timeb current;
 170     int daylight;
 171     long int timezone;
 172 #endif /* USE_FTIME */
 173
 174     /*
 175     printf("  COURSE: GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 176            gmt->tm_mon, gmt->tm_mday, gmt->tm_year,
 177            gmt->tm_hour, gmt->tm_min, gmt->tm_sec);
 178     */
 179
 180     mt.tm_mon = 2;
 181     mt.tm_mday = 21;
 182     mt.tm_year = gmt->tm_year;
 183     mt.tm_hour = 12;
 184     mt.tm_min = 0;
 185     mt.tm_sec = 0;
 186     mt.tm_isdst = -1; /* let the system determine the proper time zone */
 187
 188     start = mktime(&mt);
 189
 190     /* printf("start1 = %ld\n", start);
 191     printf("start2 = %s", ctime(&start));
 192     printf("start3 = %ld\n", start); */
 193
 194     daylight = mt.tm_isdst;
 195
 196 #ifdef USE_FTIME
 197     ftime(&current);
 198     timezone = current.timezone * 60;
 199 #endif /* USE_FTIME */
 200
 201     if ( daylight > 0 ) {
 202         daylight = 1;
 203     } else if ( daylight < 0 ) {
 204         printf("OOOPS, big time problem in fg_time.c, no daylight savings info.\n");
 205     }
 206
 207     offset = -(timezone / 3600 - daylight);
 208
 209     /* printf("  Raw time zone offset = %ld\n", timezone); */
 210     /* printf("  Daylight Savings = %d\n", daylight); */
 211
 212     /* printf("  Local hours from GMT = %ld\n", offset); */
 213
 214     start_gmt = start - timezone + (daylight * 3600);
 215
 216     /* printf("  March 21 noon (CST) = %ld\n", start); */
 217     /* printf("  March 21 noon (GMT) = %ld\n", start_gmt); */
 218
 219     diff = (now - start_gmt) / (3600.0 * 24.0);
 220
 221     /* printf("  Time since 3/21/%2d GMT = %.2f\n", gmt->tm_year, diff); */
 222
 223     part = fmod(diff, 1.0);
 224     days = diff - part;
 225     hours = gmt->tm_hour + gmt->tm_min/60.0 + gmt->tm_sec/3600.0;
 226
 227     lst = (days - lng)/15.0 + hours - 12;
 228
 229     while ( lst < 0.0 ) {
 230         lst += 24.0;
 231     }
 232
 233     /* printf("  days = %.1f  hours = %.2f  lon = %.2f  lst = %.2f\n",
 234            days, hours, lng, lst); */
 235
 236     return(lst);
 237 }
 238
 239
 240 /* Update the time dependent variables */
 241
 242 void fgTimeUpdate(struct fgFLIGHT *f, struct fgTIME *t) {
 243     double gst_precise, gst_course;
 244
 245     printf("Updating time\n");
 246
 247     /* get current Unix calendar time (in seconds) */
 248     t->warp += t->warp_delta;
 249     t->cur_time = time(NULL) + t->warp;
 250     printf("  Current Unix calendar time = %ld  warp = %ld  delta = %ld\n",
 251            t->cur_time, t->warp, t->warp_delta);
 252
 253     /* get GMT break down for current time */
 254     t->gmt = gmtime(&t->cur_time);
 255     printf("  Current GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 256            t->gmt->tm_mon+1, t->gmt->tm_mday, t->gmt->tm_year,
 257            t->gmt->tm_hour, t->gmt->tm_min, t->gmt->tm_sec);
 258
 259     /* calculate modified Julian date */
 260     t->mjd = cal_mjd ((int)(t->gmt->tm_mon+1), (double)t->gmt->tm_mday,
 261              (int)(t->gmt->tm_year + 1900));
 262
 263     /* add in partial day */
 264     t->mjd += (t->gmt->tm_hour / 24.0) + (t->gmt->tm_min / (24.0 * 60.0)) +
 265            (t->gmt->tm_sec / (24.0 * 60.0 * 60.0));
 266
 267     /* convert "back" to Julian date + partial day (as a fraction of one) */
 268     t->jd = t->mjd + MJD0;
 269     printf("  Current Julian Date = %.5f\n", t->jd);
 270
 271     /* printf("  Current Longitude = %.3f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG); */
 272
 273     /* Calculate local side real time */
 274     if ( t->gst_diff < -100.0 ) {
 275         /* first time through do the expensive calculation & cheap
 276            calculation to get the difference. */
 277         printf("  First time, doing precise gst\n");
 278         t->gst = gst_precise = sidereal_precise(t->mjd, 0.00);
 279         gst_course = sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00);
 280         t->gst_diff = gst_precise - gst_course;
 281
 282         t->lst =
 283             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 284             + t->gst_diff;
 285     } else {
 286         /* course + difference should drift off very slowly */
 287         t->gst =
 288             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00) + t->gst_diff;
 289         t->lst =
 290             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 291             + t->gst_diff;
 292     }
 293     /* printf("  Current lon=0.00 Sidereal Time = %.3f\n", t->gst); */
 294     /* printf("  Current LOCAL Sidereal Time = %.3f (%.3f) (diff = %.3f)\n",
 295            t->lst, sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG)),
 296            t->gst_diff); */
 297 }
 298
 299
 300 /* $Log$
 301 /* Revision 1.27  1998/01/13 00:23:13  curt
 302 /* Initial changes to support loading and management of scenery tiles.  Note,
 303 /* there's still a fair amount of work left to be done.
 304 /*
 305  * Revision 1.26  1998/01/05 18:44:36  curt
 306  * Add an option to advance/decrease time from keyboard.
 307  *
 308  * Revision 1.25  1997/12/31 17:46:50  curt
 309  * Tweaked fg_time.c to be able to use ftime() instead of gettimeofday()
 310  *
 311  * Revision 1.24  1997/12/30 22:22:42  curt
 312  * Further integration of event manager.
 313  *
 314  * Revision 1.23  1997/12/30 20:47:58  curt
 315  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 316  *
 317  * Revision 1.22  1997/12/30 01:38:47  curt
 318  * Switched back to per vertex normals and smooth shading for terrain.
 319  *
 320  * Revision 1.21  1997/12/23 04:58:39  curt
 321  * Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 322  * control.
 323  *
 324  * Revision 1.20  1997/12/15 23:55:06  curt
 325  * Add xgl wrappers for debugging.
 326  * Generate terrain normals on the fly.
 327  *
 328  * Revision 1.19  1997/12/15 20:59:10  curt
 329  * Misc. tweaks.
 330  *
 331  * Revision 1.18  1997/12/12 21:41:31  curt
 332  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 333  *
 334  * Revision 1.17  1997/12/12 19:53:04  curt
 335  * Working on lightling and material properties.
 336  *
 337  * Revision 1.16  1997/12/11 04:43:57  curt
 338  * Fixed sun vector and lighting problems.  I thing the moon is now lit
 339  * correctly.
 340  *
 341  * Revision 1.15  1997/12/10 22:37:54  curt
 342  * Prepended "fg" on the name of all global structures that didn't have it yet.
 343  * i.e. "struct WEATHER {}" became "struct fgWEATHER {}"
 344  *
 345  * Revision 1.14  1997/12/10 01:19:52  curt
 346  * Tweaks for verion 0.15 release.
 347  *
 348  * Revision 1.13  1997/12/09 05:11:56  curt
 349  * Working on tweaking lighting.
 350  *
 351  * Revision 1.12  1997/12/09 04:25:37  curt
 352  * Working on adding a global lighting params structure.
 353  *
 354  * Revision 1.11  1997/11/25 19:25:40  curt
 355  * Changes to integrate Durk's moon/sun code updates + clean up.
 356  *
 357  * Revision 1.10  1997/11/15 18:16:42  curt
 358  * minor tweaks.
 359  *
 360  * Revision 1.9  1997/11/14 00:26:50  curt
 361  * Transform scenery coordinates earlier in pipeline when scenery is being
 362  * created, not when it is being loaded.  Precalculate normals for each node
 363  * as average of the normals of each containing polygon so Garoude shading is
 364  * now supportable.
 365  *
 366  * Revision 1.8  1997/10/25 03:30:08  curt
 367  * Misc. tweaks.
 368  *
 369  * Revision 1.7  1997/09/23 00:29:50  curt
 370  * Tweaks to get things to compile with gcc-win32.
 371  *
 372  * Revision 1.6  1997/09/20 03:34:34  curt
 373  * Still trying to get those durned stars aligned properly.
 374  *
 375  * Revision 1.5  1997/09/16 22:14:52  curt
 376  * Tweaked time of day lighting equations.  Don't draw stars during the day.
 377  *
 378  * Revision 1.4  1997/09/16 15:50:31  curt
 379  * Working on star alignment and time issues.
 380  *
 381  * Revision 1.3  1997/09/13 02:00:08  curt
 382  * Mostly working on stars and generating sidereal time for accurate star
 383  * placement.
 384  *
 385  * Revision 1.2  1997/08/27 03:30:35  curt
 386  * Changed naming scheme of basic shared structures.
 387  *
 388  * Revision 1.1  1997/08/13 21:55:59  curt
 389  * Initial revision.
 390  *
 391  */