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