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 #include "fg_time.h"
  33 #include "../constants.h"
  34 #include "../Flight/flight.h"
  35 #include "../Time/fg_time.h"
  36
  37
  38 #define DEGHR(x)        ((x)/15.)
  39 #define RADHR(x)        DEGHR(x*RAD_TO_DEG)
  40
  41
  42 struct fgTIME cur_time_params;
  43
  44
  45 /* Initialize the time dependent variables */
  46
  47 void fgTimeInit(struct fgTIME *t) {
  48     t->lst_diff = -9999.0;
  49 }
  50
  51
  52 /* given a date in months, mn, days, dy, years, yr, return the
  53  * modified Julian date (number of days elapsed since 1900 jan 0.5),
  54  * mjd.  Adapted from Xephem.  */
  55
  56 double cal_mjd (int mn, double dy, int yr) {
  57     static double last_mjd, last_dy;
  58     double mjd;
  59     static int last_mn, last_yr;
  60     int b, d, m, y;
  61     long c;
  62
  63     if (mn == last_mn && yr == last_yr && dy == last_dy) {
  64         mjd = last_mjd;
  65         return(mjd);
  66     }
  67
  68     m = mn;
  69     y = (yr < 0) ? yr + 1 : yr;
  70     if (mn < 3) {
  71         m += 12;
  72         y -= 1;
  73     }
  74
  75     if (yr < 1582 || (yr == 1582 && (mn < 10 || (mn == 10 && dy < 15)))) {
  76         b = 0;
  77     } else {
  78         int a;
  79         a = y/100;
  80         b = 2 - a + a/4;
  81     }
  82
  83     if (y < 0) {
  84         c = (long)((365.25*y) - 0.75) - 694025L;
  85     } else {
  86         c = (long)(365.25*y) - 694025L;
  87     }
  88
  89     d = 30.6001*(m+1);
  90
  91     mjd = b + c + d + dy - 0.5;
  92
  93     last_mn = mn;
  94     last_dy = dy;
  95     last_yr = yr;
  96     last_mjd = mjd;
  97
  98     return(mjd);
  99 }
 100
 101
 102 /* given an mjd, return greenwich mean siderial time, gst */
 103
 104 double utc_gst (double mjd) {
 105     double gst;
 106     double day = floor(mjd-0.5)+0.5;
 107     double hr = (mjd-day)*24.0;
 108     double T, x;
 109
 110     T = ((int)(mjd - 0.5) + 0.5 - J2000)/36525.0;
 111     x = 24110.54841 + (8640184.812866 + (0.093104 - 6.2e-6 * T) * T) * T;
 112     x /= 3600.0;
 113     gst = (1.0/SIDRATE)*hr + x;
 114
 115     return(gst);
 116 }
 117
 118
 119 /* given Julian Date and Longitude (decimal degrees West) compute and
 120  * return Local Sidereal Time, in decimal hours.
 121  *
 122  * Provided courtesy of ecdowney@noao.edu (Elwood Downey)
 123  */
 124
 125 double sidereal_precise (double mjd, double lng) {
 126     double gst;
 127     double lst;
 128
 129     /* printf ("Current Lst on JD %13.5f at %8.4f degrees West: ",
 130        mjd + MJD0, lng); */
 131
 132     /* convert to required internal units */
 133     lng *= DEG_TO_RAD;
 134
 135     /* compute LST and print */
 136     gst = utc_gst (mjd);
 137     lst = gst - RADHR (lng);
 138     lst -= 24.0*floor(lst/24.0);
 139     printf ("%7.4f\n", lst);
 140
 141     /* that's all */
 142     return (lst);
 143 }
 144
 145
 146 /* return a courser but cheaper estimate of sidereal time */
 147 double sidereal_course(struct tm *gmt, time_t now, double lng) {
 148     time_t start, start_gmt;
 149     struct tm mt;
 150     long int offset;
 151     double diff, part, days, hours, lst;
 152
 153     printf("COURSE: GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 154            gmt->tm_mon, gmt->tm_mday, gmt->tm_year,
 155            gmt->tm_hour, gmt->tm_min, gmt->tm_sec);
 156
 157     mt.tm_mon = 2;
 158     mt.tm_mday = 21;
 159     mt.tm_year = gmt->tm_year;
 160     mt.tm_hour = 12;
 161     mt.tm_min = 0;
 162     mt.tm_sec = 0;
 163
 164     start = mktime(&mt);
 165
 166     offset = -(timezone / 3600 - daylight);
 167
 168     printf("Raw time zone offset = %ld\n", timezone);
 169     printf("Daylight Savings = %d\n", daylight);
 170
 171     printf("Local hours from GMT = %ld\n", offset);
 172
 173     start_gmt = start - timezone + (daylight * 3600);
 174
 175     printf("March 21 noon (CST) = %ld\n", start);
 176     printf("March 21 noon (GMT) = %ld\n", start_gmt);
 177
 178     diff = (now - start_gmt) / (3600.0 * 24.0);
 179
 180     printf("Time since 3/21/%2d GMT = %.2f\n", gmt->tm_year, diff);
 181
 182     part = fmod(diff, 1.0);
 183     days = diff - part;
 184     hours = gmt->tm_hour + gmt->tm_min/60.0 + gmt->tm_sec/3600.0;
 185
 186     lst = (days - lng)/15.0 + hours - 12;
 187
 188     while ( lst < 0.0 ) {
 189         lst += 24.0;
 190     }
 191
 192     printf("days = %.1f  hours = %.2f  lon = %.2f  lst = %.2f\n",
 193            days, hours, lng, lst);
 194
 195     return(lst);
 196 }
 197
 198
 199 /* Update the time dependent variables */
 200
 201 void fgTimeUpdate(struct FLIGHT *f, struct fgTIME *t) {
 202     double lst_precise, lst_course;
 203     static long int warp = 0;
 204
 205     /* get current Unix calendar time (in seconds) */
 206     /* warp += 120; */
 207     warp = 0;
 208     t->cur_time = time(NULL);
 209     t->cur_time += warp;
 210     printf("Current Unix calendar time = %ld  warp = %ld\n", t->cur_time, warp);
 211
 212     /* get GMT break down for current time */
 213     t->gmt = gmtime(&t->cur_time);
 214     printf("Current GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 215            t->gmt->tm_mon+1, t->gmt->tm_mday, t->gmt->tm_year,
 216            t->gmt->tm_hour, t->gmt->tm_min, t->gmt->tm_sec);
 217
 218     /* calculate modified Julian date */
 219     t->mjd = cal_mjd ((int)(t->gmt->tm_mon+1), (double)t->gmt->tm_mday,
 220              (int)(t->gmt->tm_year + 1900));
 221
 222     /* add in partial day */
 223     t->mjd += (t->gmt->tm_hour / 24.0) + (t->gmt->tm_min / (24.0 * 60.0)) +
 224            (t->gmt->tm_sec / (24.0 * 60.0 * 60.0));
 225
 226     /* convert "back" to Julian date + partial day (as a fraction of one) */
 227     t->jd = t->mjd + MJD0;
 228     printf("Current Julian Date = %.5f\n", t->jd);
 229
 230     printf("Current Longitude = %.3f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG);
 231
 232     /* Calculate local side real time */
 233     if ( t->lst_diff < -100.0 ) {
 234         /* first time through do the expensive calculation & cheap
 235            calculation to get the difference. */
 236         printf("First time, doing precise lst\n");
 237         t->lst = lst_precise =
 238             sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG));
 239         lst_course =
 240             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG));
 241         t->lst_diff = lst_precise - lst_course;
 242     } else {
 243         /* course + difference should drift off very slowly */
 244         t->lst =
 245             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 246             + t->lst_diff;
 247     }
 248     printf("Current Sidereal Time = %.3f (%.3f) (diff = %.3f)\n", t->lst,
 249            sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG)),
 250            t->lst_diff);
 251 }
 252
 253
 254 /* $Log$
 255 /* Revision 1.5  1997/09/16 22:14:52  curt
 256 /* Tweaked time of day lighting equations.  Don't draw stars during the day.
 257 /*
 258  * Revision 1.4  1997/09/16 15:50:31  curt
 259  * Working on star alignment and time issues.
 260  *
 261  * Revision 1.3  1997/09/13 02:00:08  curt
 262  * Mostly working on stars and generating sidereal time for accurate star
 263  * placement.
 264  *
 265  * Revision 1.2  1997/08/27 03:30:35  curt
 266  * Changed naming scheme of basic shared structures.
 267  *
 268  * Revision 1.1  1997/08/13 21:55:59  curt
 269  * Initial revision.
 270  *
 271  */