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