simgear/math/fg_geodesy.hxx

   1 // fg_geodesy.hxx -- routines to convert between geodetic and geocentric
   2 //                   coordinate systems.
   3 //
   4 // Copied and adapted directly from LaRCsim/ls_geodesy.c
   5 //
   6 // See below for the complete original LaRCsim comments.
   7 //
   8 // $Id$
   9
  10
  11 #ifndef _FG_GEODESY_HXX
  12 #define _FG_GEODESY_HXX
  13
  14
  15 #ifndef __cplusplus
  16 # error This library requires C++
  17 #endif
  18
  19
  20 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  21 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  22
  23
  24 // fgGeocToGeod(lat_geoc, radius, *lat_geod, *alt, *sea_level_r)
  25 //     INPUTS:
  26 //         lat_geoc     Geocentric latitude, radians, + = North
  27 //         radius       C.G. radius to earth center (meters)
  28 //
  29 //     OUTPUTS:
  30 //         lat_geod     Geodetic latitude, radians, + = North
  31 //         alt          C.G. altitude above mean sea level (meters)
  32 //         sea_level_r  radius from earth center to sea level at
  33 //                      local vertical (surface normal) of C.G. (meters)
  34
  35 void fgGeocToGeod( double lat_geoc, double radius, double
  36                    *lat_geod, double *alt, double *sea_level_r );
  37
  38
  39 // fgGeodToGeoc( lat_geod, alt, *sl_radius, *lat_geoc )
  40 //     INPUTS:
  41 //         lat_geod     Geodetic latitude, radians, + = North
  42 //         alt          C.G. altitude above mean sea level (meters)
  43 //
  44 //     OUTPUTS:
  45 //         sl_radius    SEA LEVEL radius to earth center (meters)
  46 //                      (add Altitude to get true distance from earth center.
  47 //         lat_geoc     Geocentric latitude, radians, + = North
  48 //
  49
  50 void fgGeodToGeoc( double lat_geod, double alt, double *sl_radius,
  51                       double *lat_geoc );
  52
  53
  54 // convert a geodetic point lon(radians), lat(radians), elev(meter) to
  55 // a cartesian point
  56
  57 inline Point3D fgGeodToCart(const Point3D& geod) {
  58     double gc_lon, gc_lat, sl_radius;
  59
  60     // printf("A geodetic point is (%.2f, %.2f, %.2f)\n",
  61     //        geod[0], geod[1], geod[2]);
  62
  63     gc_lon = geod.lon();
  64     fgGeodToGeoc(geod.lat(), geod.radius(), &sl_radius, &gc_lat);
  65
  66     // printf("A geocentric point is (%.2f, %.2f, %.2f)\n", gc_lon,
  67     //        gc_lat, sl_radius+geod[2]);
  68
  69     Point3D pp = Point3D( gc_lon, gc_lat, sl_radius + geod.radius());
  70     return fgPolarToCart3d(pp);
  71 }
  72
  73
  74 // given, alt, lat1, lon1, az1 and distance (s), calculate lat2, lon2
  75 // and az2.  Lat, lon, and azimuth are in degrees.  distance in meters
  76 int geo_direct_wgs_84 ( double alt, double lat1, double lon1, double az1,
  77                         double s, double *lat2, double *lon2,  double *az2 );
  78
  79
  80 // given alt, lat1, lon1, lat2, lon2, calculate starting and ending
  81 // az1, az2 and distance (s).  Lat, lon, and azimuth are in degrees.
  82 // distance in meters
  83 int geo_inverse_wgs_84( double alt, double lat1, double lon1, double lat2,
  84                         double lon2, double *az1, double *az2, double *s );
  85
  86
  87 /***************************************************************************
  88
  89         TITLE:  ls_geodesy
  90
  91 ----------------------------------------------------------------------------
  92
  93         FUNCTION:       Converts geocentric coordinates to geodetic positions
  94
  95 ----------------------------------------------------------------------------
  96
  97         MODULE STATUS:  developmental
  98
  99 ----------------------------------------------------------------------------
 100
 101         GENEALOGY:      Written as part of LaRCSim project by E. B. Jackson
 102
 103 ----------------------------------------------------------------------------
 104
 105         DESIGNED BY:    E. B. Jackson
 106
 107         CODED BY:       E. B. Jackson
 108
 109         MAINTAINED BY:  E. B. Jackson
 110
 111 ----------------------------------------------------------------------------
 112
 113         MODIFICATION HISTORY:
 114
 115         DATE    PURPOSE                                         BY
 116
 117         930208  Modified to avoid singularity near polar region.        EBJ
 118         930602  Moved backwards calcs here from ls_step.                EBJ
 119         931214  Changed erroneous Latitude and Altitude variables to
 120                 *lat_geod and *alt in routine ls_geoc_to_geod.          EBJ
 121         940111  Changed header files from old ls_eom.h style to ls_types,
 122                 and ls_constants.  Also replaced old DATA type with new
 123                 SCALAR type.                                            EBJ
 124
 125         CURRENT RCS HEADER:
 126
 127 $Header$
 128
 129  * Revision 1.5  1994/01/11  18:47:05  bjax
 130  * Changed include files to use types and constants, not ls_eom.h
 131  * Also changed DATA type to SCALAR type.
 132  *
 133  * Revision 1.4  1993/12/14  21:06:47  bjax
 134  * Removed global variable references Altitude and Latitude.   EBJ
 135  *
 136  * Revision 1.3  1993/06/02  15:03:40  bjax
 137  * Made new subroutine for calculating geodetic to geocentric; changed name
 138  * of forward conversion routine from ls_geodesy to ls_geoc_to_geod.
 139  *
 140
 141 ----------------------------------------------------------------------------
 142
 143         REFERENCES:
 144
 145                 [ 1]    Stevens, Brian L.; and Lewis, Frank L.: "Aircraft
 146                         Control and Simulation", Wiley and Sons, 1992.
 147                         ISBN 0-471-61397-5
 148
 149
 150 ----------------------------------------------------------------------------
 151
 152         CALLED BY:      ls_aux
 153
 154 ----------------------------------------------------------------------------
 155
 156         CALLS TO:
 157
 158 ----------------------------------------------------------------------------
 159
 160         INPUTS:
 161                 lat_geoc        Geocentric latitude, radians, + = North
 162                 radius          C.G. radius to earth center, ft
 163
 164 ----------------------------------------------------------------------------
 165
 166         OUTPUTS:
 167                 lat_geod        Geodetic latitude, radians, + = North
 168                 alt             C.G. altitude above mean sea level, ft
 169                 sea_level_r     radius from earth center to sea level at
 170                                 local vertical (surface normal) of C.G.
 171
 172 --------------------------------------------------------------------------*/
 173
 174
 175 #endif // _FG_GEODESY_HXX