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 "../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
  49
  50 /* Initialize the time dependent variables */
  51
  52 void fgTimeInit(struct fgTIME *t) {
  53     t->gst_diff = -9999.0;
  54 }
  55
  56
  57 /* given a date in months, mn, days, dy, years, yr, return the
  58  * modified Julian date (number of days elapsed since 1900 jan 0.5),
  59  * mjd.  Adapted from Xephem.  */
  60
  61 double cal_mjd (int mn, double dy, int yr) {
  62     static double last_mjd, last_dy;
  63     double mjd;
  64     static int last_mn, last_yr;
  65     int b, d, m, y;
  66     long c;
  67
  68     if (mn == last_mn && yr == last_yr && dy == last_dy) {
  69         mjd = last_mjd;
  70         return(mjd);
  71     }
  72
  73     m = mn;
  74     y = (yr < 0) ? yr + 1 : yr;
  75     if (mn < 3) {
  76         m += 12;
  77         y -= 1;
  78     }
  79
  80     if (yr < 1582 || (yr == 1582 && (mn < 10 || (mn == 10 && dy < 15)))) {
  81         b = 0;
  82     } else {
  83         int a;
  84         a = y/100;
  85         b = 2 - a + a/4;
  86     }
  87
  88     if (y < 0) {
  89         c = (long)((365.25*y) - 0.75) - 694025L;
  90     } else {
  91         c = (long)(365.25*y) - 694025L;
  92     }
  93
  94     d = 30.6001*(m+1);
  95
  96     mjd = b + c + d + dy - 0.5;
  97
  98     last_mn = mn;
  99     last_dy = dy;
 100     last_yr = yr;
 101     last_mjd = mjd;
 102
 103     return(mjd);
 104 }
 105
 106
 107 /* given an mjd, return greenwich mean siderial time, gst */
 108
 109 double utc_gst (double mjd) {
 110     double gst;
 111     double day = floor(mjd-0.5)+0.5;
 112     double hr = (mjd-day)*24.0;
 113     double T, x;
 114
 115     T = ((int)(mjd - 0.5) + 0.5 - J2000)/36525.0;
 116     x = 24110.54841 + (8640184.812866 + (0.093104 - 6.2e-6 * T) * T) * T;
 117     x /= 3600.0;
 118     gst = (1.0/SIDRATE)*hr + x;
 119
 120     printf("gst => %.4f\n", gst);
 121
 122     return(gst);
 123 }
 124
 125
 126 /* given Julian Date and Longitude (decimal degrees West) compute and
 127  * return Local Sidereal Time, in decimal hours.
 128  *
 129  * Provided courtesy of ecdowney@noao.edu (Elwood Downey)
 130  */
 131
 132 double sidereal_precise (double mjd, double lng) {
 133     double gst;
 134     double lst;
 135
 136     /* printf ("Current Lst on JD %13.5f at %8.4f degrees West: ",
 137        mjd + MJD0, lng); */
 138
 139     /* convert to required internal units */
 140     lng *= DEG_TO_RAD;
 141
 142     /* compute LST and print */
 143     gst = utc_gst (mjd);
 144     lst = gst - RADHR (lng);
 145     lst -= 24.0*floor(lst/24.0);
 146     /* printf ("%7.4f\n", lst); */
 147
 148     /* that's all */
 149     return (lst);
 150 }
 151
 152
 153 /* return a courser but cheaper estimate of sidereal time */
 154 double sidereal_course(struct tm *gmt, time_t now, double lng) {
 155     time_t start, start_gmt;
 156     struct tm mt;
 157     long int offset;
 158     double diff, part, days, hours, lst;
 159
 160 #ifdef WIN32
 161     int daylight;
 162     long int timezone;
 163
 164     struct timeval tv;
 165     struct timezone tz;
 166 #endif
 167
 168     printf("COURSE: GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 169            gmt->tm_mon, gmt->tm_mday, gmt->tm_year,
 170            gmt->tm_hour, gmt->tm_min, gmt->tm_sec);
 171
 172     mt.tm_mon = 2;
 173     mt.tm_mday = 21;
 174     mt.tm_year = gmt->tm_year;
 175     mt.tm_hour = 12;
 176     mt.tm_min = 0;
 177     mt.tm_sec = 0;
 178
 179     start = mktime(&mt);
 180
 181 #ifdef WIN32
 182     daylight = mt.tm_isdst;
 183     gettimeofday(&tv, &tz);
 184     timezone = tz.tz_minuteswest * 60;
 185 #endif
 186
 187     if ( daylight > 0 ) {
 188         daylight = 1;
 189     } else if ( daylight < 0 ) {
 190         printf("OOOPS, big time problem in fg_time.c, no daylight savings info.\n");
 191     }
 192
 193     offset = -(timezone / 3600 - daylight);
 194
 195     printf("Raw time zone offset = %ld\n", timezone);
 196     printf("Daylight Savings = %d\n", daylight);
 197
 198     printf("Local hours from GMT = %ld\n", offset);
 199
 200     start_gmt = start - timezone + (daylight * 3600);
 201
 202     printf("March 21 noon (CST) = %ld\n", start);
 203     printf("March 21 noon (GMT) = %ld\n", start_gmt);
 204
 205     diff = (now - start_gmt) / (3600.0 * 24.0);
 206
 207     printf("Time since 3/21/%2d GMT = %.2f\n", gmt->tm_year, diff);
 208
 209     part = fmod(diff, 1.0);
 210     days = diff - part;
 211     hours = gmt->tm_hour + gmt->tm_min/60.0 + gmt->tm_sec/3600.0;
 212
 213     lst = (days - lng)/15.0 + hours - 12;
 214
 215     while ( lst < 0.0 ) {
 216         lst += 24.0;
 217     }
 218
 219     printf("days = %.1f  hours = %.2f  lon = %.2f  lst = %.2f\n",
 220            days, hours, lng, lst);
 221
 222     return(lst);
 223 }
 224
 225
 226 /* Update the time dependent variables */
 227
 228 void fgTimeUpdate(struct FLIGHT *f, struct fgTIME *t) {
 229     double gst_precise, gst_course;
 230     static long int warp = 0;
 231
 232     /* get current Unix calendar time (in seconds) */
 233     /* warp += 120; */
 234     warp = 0;
 235     t->cur_time = time(NULL);
 236     t->cur_time += warp;
 237     printf("Current Unix calendar time = %ld  warp = %ld\n", t->cur_time, warp);
 238
 239     /* get GMT break down for current time */
 240     t->gmt = gmtime(&t->cur_time);
 241     printf("Current GMT = %d/%d/%2d %d:%02d:%02d\n",
 242            t->gmt->tm_mon+1, t->gmt->tm_mday, t->gmt->tm_year,
 243            t->gmt->tm_hour, t->gmt->tm_min, t->gmt->tm_sec);
 244
 245     /* calculate modified Julian date */
 246     t->mjd = cal_mjd ((int)(t->gmt->tm_mon+1), (double)t->gmt->tm_mday,
 247              (int)(t->gmt->tm_year + 1900));
 248
 249     /* add in partial day */
 250     t->mjd += (t->gmt->tm_hour / 24.0) + (t->gmt->tm_min / (24.0 * 60.0)) +
 251            (t->gmt->tm_sec / (24.0 * 60.0 * 60.0));
 252
 253     /* convert "back" to Julian date + partial day (as a fraction of one) */
 254     t->jd = t->mjd + MJD0;
 255     printf("Current Julian Date = %.5f\n", t->jd);
 256
 257     printf("Current Longitude = %.3f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG);
 258
 259     /* Calculate local side real time */
 260     if ( t->gst_diff < -100.0 ) {
 261         /* first time through do the expensive calculation & cheap
 262            calculation to get the difference. */
 263         printf("First time, doing precise gst\n");
 264         t->gst = gst_precise = sidereal_precise(t->mjd, 0.00);
 265         gst_course = sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00);
 266         t->gst_diff = gst_precise - gst_course;
 267
 268         t->lst =
 269             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 270             + t->gst_diff;
 271     } else {
 272         /* course + difference should drift off very slowly */
 273         t->gst =
 274             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, 0.00) + t->gst_diff;
 275         t->lst =
 276             sidereal_course(t->gmt, t->cur_time, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG))
 277             + t->gst_diff;
 278     }
 279     printf("Current lon=0.00 Sidereal Time = %.3f\n", t->gst);
 280     printf("Current LOCAL Sidereal Time = %.3f (%.3f) (diff = %.3f)\n", t->lst,
 281            sidereal_precise(t->mjd, -(FG_Longitude * RAD_TO_DEG)),
 282            t->gst_diff);
 283 }
 284
 285
 286 /* $Log$
 287 /* Revision 1.7  1997/09/23 00:29:50  curt
 288 /* Tweaks to get things to compile with gcc-win32.
 289 /*
 290  * Revision 1.6  1997/09/20 03:34:34  curt
 291  * Still trying to get those durned stars aligned properly.
 292  *
 293  * Revision 1.5  1997/09/16 22:14:52  curt
 294  * Tweaked time of day lighting equations.  Don't draw stars during the day.
 295  *
 296  * Revision 1.4  1997/09/16 15:50:31  curt
 297  * Working on star alignment and time issues.
 298  *
 299  * Revision 1.3  1997/09/13 02:00:08  curt
 300  * Mostly working on stars and generating sidereal time for accurate star
 301  * placement.
 302  *
 303  * Revision 1.2  1997/08/27 03:30:35  curt
 304  * Changed naming scheme of basic shared structures.
 305  *
 306  * Revision 1.1  1997/08/13 21:55:59  curt
 307  * Initial revision.
 308  *
 309  */