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 <Time/fg_time.h>
  40 #include <Include/constants.h>
  41 #include <Flight/flight.h>
  42
  43
  44 #define DEGHR(x)        ((x)/15.)
  45 #define RADHR(x)        DEGHR(x*RAD_TO_DEG)
  46
  47
  48 struct fgTIME cur_time_params;
  49 struct fgLIGHT cur_light_params;
  50
  51
  52 /* Initialize the time dependent variables */
  53
  54 void fgTimeInit(struct fgTIME *t) {
  55     printf("Initializing Time\n");
  56
  57     t->gst_diff = -9999.0;
  58     t->warp = (0) * 3600;
  59     t->warp_delta = 0;
  60 }
  61
  62
  63 /* given a date in months, mn, days, dy, years, yr, return the
  64  * modified Julian date (number of days elapsed since 1900 jan 0.5),
  65  * mjd.  Adapted from Xephem.  */
  66
  67 double cal_mjd (int mn, double dy, int yr) {
  68     static double last_mjd, last_dy;
  69     double mjd;
  70     static int last_mn, last_yr;
  71     int b, d, m, y;
  72     long c;
  73
  74     if (mn == last_mn && yr == last_yr && dy == last_dy) {
  75         mjd = last_mjd;
  76         return(mjd);
  77     }
  78
  79     m = mn;
  80     y = (yr < 0) ? yr + 1 : yr;
  81     if (mn < 3) {
  82         m += 12;
  83         y -= 1;
  84     }
  85
  86     if (yr < 1582 || (yr == 1582 && (mn < 10 || (mn == 10 && dy < 15)))) {
  87         b = 0;
  88     } else {
  89         int a;
  90         a = y/100;
  91         b = 2 - a + a/4;
  92     }
  93
  94     if (y < 0) {
  95         c = (long)((365.25*y) - 0.75) - 694025L;
  96     } else {
  97         c = (long)(365.25*y) - 694025L;
  98     }
  99
 100     d = 30.6001*(m+1);
 101
 102     mjd = b + c + d + dy - 0.5;
 103
 104     last_mn = mn;
 105     last_dy = dy;
 106     last_yr = yr;
 107     last_mjd = mjd;
 108
 109     return(mjd);
 110 }
 111
 112
 113 /* given an mjd, return greenwich mean siderial time, gst */
 114
 115 double utc_gst (double mjd) {
 116     double gst;
 117     double day = floor(mjd-0.5)+0.5;
 118     double hr = (mjd-day)*24.0;
 119     double T, x;
 120
 121     T = ((int)(mjd - 0.5) + 0.5 - J2000)/36525.0;
 122     x = 24110.54841 + (8640184.812866 + (0.093104 - 6.2e-6 * T) * T) * T;
 123     x /= 3600.0;
 124     gst = (1.0/SIDRATE)*hr + x;
 125
 126     printf("  gst => %.4f\n", gst);
 127
 128     return(gst);
 129 }
 130
 131
 132 /* given Julian Date and Longitude (decimal degrees West) compute and
 133  * return Local Sidereal Time, in decimal hours.
 134  *
 135  * Provided courtesy of ecdowney@noao.edu (Elwood Downey)
 136  */
 137
 138 double sidereal_precise (double mjd, double lng) {
 139     double gst;
 140     double lst;
 141
 142     /* printf ("Current Lst on JD %13.5f at %8.4f degrees West: ",
 143        mjd + MJD0, lng); */
 144
 145     /* convert to required internal units */
 146     lng *= DEG_TO_RAD;
 147
 148     /* compute LST and print */
 149     gst = utc_gst (mjd);
 150     lst = gst - RADHR (lng);
 151     lst -= 24.0*floor(lst/24.0);
 152     /* printf ("%7.4f\n", lst); */
 153
 154     /* that's all */
 155     return (lst);
 156 }
 157
 158
 159 /* return a courser but cheaper estimate of sidereal time */
 160 double sidereal_course(struct tm *gmt, time_t now, double lng) {
 161     time_t start, start_gmt;
 162     struct tm mt;
 163     long int offset;
 164     double diff, part, days, hours, lst;
 165
 166 #ifdef USE_FTIME
 167     struct timeb current;
 168 #endif /* USE_FTIME */
 169
 170 #ifdef WIN32
 171     int daylight;
 172     long int timezone;
 173 #endif /* WIN32 */
 174
 175     /*
 176     printf("  COURSE: GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 177            gmt->tm_mon, gmt->tm_mday, gmt->tm_year,
 178            gmt->tm_hour, gmt->tm_min, gmt->tm_sec);
 179     */
 180
 181     mt.tm_mon = 2;
 182     mt.tm_mday = 21;
 183     mt.tm_year = gmt->tm_year;
 184     mt.tm_hour = 12;
 185     mt.tm_min = 0;
 186     mt.tm_sec = 0;
 187     mt.tm_isdst = -1; /* let the system determine the proper time zone */
 188
 189     start = mktime(&mt);
 190
 191     /* printf("start1 = %ld\n", start);
 192     printf("start2 = %s", ctime(&start));
 193     printf("start3 = %ld\n", start); */
 194
 195     daylight = mt.tm_isdst;
 196
 197 #ifdef USE_FTIME
 198     ftime(&current);
 199     timezone = current.timezone * 60;
 200 #endif /* USE_FTIME */
 201
 202     if ( daylight > 0 ) {
 203         daylight = 1;
 204     } else if ( daylight < 0 ) {
 205         printf("OOOPS, big time problem in fg_time.c, no daylight savings info.\n");
 206     }
 207
 208     offset = -(timezone / 3600 - daylight);
 209
 210     /* printf("  Raw time zone offset = %ld\n", timezone); */
 211     /* printf("  Daylight Savings = %d\n", daylight); */
 212
 213     /* printf("  Local hours from GMT = %ld\n", offset); */
 214
 215     start_gmt = start - timezone + (daylight * 3600);
 216
 217     /* printf("  March 21 noon (CST) = %ld\n", start); */
 218     /* printf("  March 21 noon (GMT) = %ld\n", start_gmt); */
 219
 220     diff = (now - start_gmt) / (3600.0 * 24.0);
 221
 222     /* printf("  Time since 3/21/%2d GMT = %.2f\n", gmt->tm_year, diff); */
 223
 224     part = fmod(diff, 1.0);
 225     days = diff - part;
 226     hours = gmt->tm_hour + gmt->tm_min/60.0 + gmt->tm_sec/3600.0;
 227
 228     lst = (days - lng)/15.0 + hours - 12;
 229
 230     while ( lst < 0.0 ) {
 231         lst += 24.0;
 232     }
 233
 234     /* printf("  days = %.1f  hours = %.2f  lon = %.2f  lst = %.2f\n",
 235            days, hours, lng, lst); */
 236
 237     return(lst);
 238 }
 239
 240
 241 /* Update the time dependent variables */
 242
 243 void fgTimeUpdate(struct fgFLIGHT *f, struct fgTIME *t) {
 244     double gst_precise, gst_course;
 245
 246     printf("Updating time\n");
 247
 248     /* get current Unix calendar time (in seconds) */
 249     t->warp += t->warp_delta;
 250     t->cur_time = time(NULL) + t->warp;
 251     printf("  Current Unix calendar time = %ld  warp = %ld  delta = %ld\n",
 252            t->cur_time, t->warp, t->warp_delta);
 253
 254     /* get GMT break down for current time */
 255     t->gmt = gmtime(&t->cur_time);
 256     printf("  Current GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 257            t->gmt->tm_mon+1, t->gmt->tm_mday, t->gmt->tm_year,
 258            t->gmt->tm_hour, t->gmt->tm_min, t->gmt->tm_sec);
 259
 260     /* calculate modified Julian date */
 261     t->mjd = cal_mjd ((int)(t->gmt->tm_mon+1), (double)t->gmt->tm_mday,
 262              (int)(t->gmt->tm_year + 1900));
 263
 264     /* add in partial day */
 265     t->mjd += (t->gmt->tm_hour / 24.0) + (t->gmt->tm_min / (24.0 * 60.0)) +
 266            (t->gmt->tm_sec / (24.0 * 60.0 * 60.0));
 267
 268     /* convert "back" to Julian date + partial day (as a fraction of one) */
 269     t->jd = t->mjd + MJD0;
 270     printf("  Current Julian Date = %.5f\n", t->jd);
 271
 272     /* printf("  Current Longitude = %.3f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG); */
 273
 274     /* Calculate local side real time */
 275     if ( t->gst_diff < -100.0 ) {
 276         /* first time through do the expensive calculation & cheap
 277            calculation to get the difference. */
 278         printf("  First time, doing precise gst\n");
 279         t->gst = gst_precise = sidereal_precise(t->mjd, 0.00);
 280         gst_course = sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00);
 281         t->gst_diff = gst_precise - gst_course;
 282
 283         t->lst =
 284             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 285             + t->gst_diff;
 286     } else {
 287         /* course + difference should drift off very slowly */
 288         t->gst =
 289             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00) + t->gst_diff;
 290         t->lst =
 291             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 292             + t->gst_diff;
 293     }
 294     /* printf("  Current lon=0.00 Sidereal Time = %.3f\n", t->gst); */
 295     /* printf("  Current LOCAL Sidereal Time = %.3f (%.3f) (diff = %.3f)\n",
 296            t->lst, sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG)),
 297            t->gst_diff); */
 298 }
 299
 300
 301 /* $Log$
 302 /* Revision 1.30  1998/01/21 21:11:35  curt
 303 /* Misc. tweaks.
 304 /*
 305  * Revision 1.29  1998/01/19 19:27:20  curt
 306  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 307  * This should simplify things tremendously.
 308  *
 309  * Revision 1.28  1998/01/19 18:35:49  curt
 310  * Minor tweaks and fixes for cygwin32.
 311  *
 312  * Revision 1.27  1998/01/13 00:23:13  curt
 313  * Initial changes to support loading and management of scenery tiles.  Note,
 314  * there's still a fair amount of work left to be done.
 315  *
 316  * Revision 1.26  1998/01/05 18:44:36  curt
 317  * Add an option to advance/decrease time from keyboard.
 318  *
 319  * Revision 1.25  1997/12/31 17:46:50  curt
 320  * Tweaked fg_time.c to be able to use ftime() instead of gettimeofday()
 321  *
 322  * Revision 1.24  1997/12/30 22:22:42  curt
 323  * Further integration of event manager.
 324  *
 325  * Revision 1.23  1997/12/30 20:47:58  curt
 326  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 327  *
 328  * Revision 1.22  1997/12/30 01:38:47  curt
 329  * Switched back to per vertex normals and smooth shading for terrain.
 330  *
 331  * Revision 1.21  1997/12/23 04:58:39  curt
 332  * Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 333  * control.
 334  *
 335  * Revision 1.20  1997/12/15 23:55:06  curt
 336  * Add xgl wrappers for debugging.
 337  * Generate terrain normals on the fly.
 338  *
 339  * Revision 1.19  1997/12/15 20:59:10  curt
 340  * Misc. tweaks.
 341  *
 342  * Revision 1.18  1997/12/12 21:41:31  curt
 343  * More light/material property tweaking ... still a ways off.
 344  *
 345  * Revision 1.17  1997/12/12 19:53:04  curt
 346  * Working on lightling and material properties.
 347  *
 348  * Revision 1.16  1997/12/11 04:43:57  curt
 349  * Fixed sun vector and lighting problems.  I thing the moon is now lit
 350  * correctly.
 351  *
 352  * Revision 1.15  1997/12/10 22:37:54  curt
 353  * Prepended "fg" on the name of all global structures that didn't have it yet.
 354  * i.e. "struct WEATHER {}" became "struct fgWEATHER {}"
 355  *
 356  * Revision 1.14  1997/12/10 01:19:52  curt
 357  * Tweaks for verion 0.15 release.
 358  *
 359  * Revision 1.13  1997/12/09 05:11:56  curt
 360  * Working on tweaking lighting.
 361  *
 362  * Revision 1.12  1997/12/09 04:25:37  curt
 363  * Working on adding a global lighting params structure.
 364  *
 365  * Revision 1.11  1997/11/25 19:25:40  curt
 366  * Changes to integrate Durk's moon/sun code updates + clean up.
 367  *
 368  * Revision 1.10  1997/11/15 18:16:42  curt
 369  * minor tweaks.
 370  *
 371  * Revision 1.9  1997/11/14 00:26:50  curt
 372  * Transform scenery coordinates earlier in pipeline when scenery is being
 373  * created, not when it is being loaded.  Precalculate normals for each node
 374  * as average of the normals of each containing polygon so Garoude shading is
 375  * now supportable.
 376  *
 377  * Revision 1.8  1997/10/25 03:30:08  curt
 378  * Misc. tweaks.
 379  *
 380  * Revision 1.7  1997/09/23 00:29:50  curt
 381  * Tweaks to get things to compile with gcc-win32.
 382  *
 383  * Revision 1.6  1997/09/20 03:34:34  curt
 384  * Still trying to get those durned stars aligned properly.
 385  *
 386  * Revision 1.5  1997/09/16 22:14:52  curt
 387  * Tweaked time of day lighting equations.  Don't draw stars during the day.
 388  *
 389  * Revision 1.4  1997/09/16 15:50:31  curt
 390  * Working on star alignment and time issues.
 391  *
 392  * Revision 1.3  1997/09/13 02:00:08  curt
 393  * Mostly working on stars and generating sidereal time for accurate star
 394  * placement.
 395  *
 396  * Revision 1.2  1997/08/27 03:30:35  curt
 397  * Changed naming scheme of basic shared structures.
 398  *
 399  * Revision 1.1  1997/08/13 21:55:59  curt
 400  * Initial revision.
 401  *
 402  */