simgear/math/sg_geodesy.hxx

   1 /**
   2  * \file sg_geodesy.hxx
   3  * Routines to convert between geodetic and geocentric coordinate systems.
   4  * Copied and adapted directly from LaRCsim/ls_geodesy.c
   5  */
   6
   7 // See below for the complete original LaRCsim comments.
   8 //
   9 // $Id$
  10
  11
  12 #ifndef _SG_GEODESY_HXX
  13 #define _SG_GEODESY_HXX
  14
  15
  16 #ifndef __cplusplus
  17 # error This library requires C++
  18 #endif
  19
  20
  21 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  22 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  23
  24
  25 /**
  26  * Convert from geocentric coordinates to geodetic coordinates
  27  * @param lat_geoc (in) Geocentric latitude, radians, + = North
  28  * @param radius (in) C.G. radius to earth center (meters)
  29  * @param lat_geod (out) Geodetic latitude, radians, + = North
  30  * @param alt (out) C.G. altitude above mean sea level (meters)
  31  * @param sea_level_r (out) radius from earth center to sea level at
  32  *        local vertical (surface normal) of C.G. (meters)
  33  */
  34 void sgGeocToGeod( const double& lat_geoc, const double& radius,
  35                    double *lat_geod, double *alt, double *sea_level_r );
  36
  37
  38 /**
  39  * Convert from geodetic coordinates to geocentric coordinates
  40  * @param lat_geod (in) Geodetic latitude, radians, + = North
  41  * @param alt (in) C.G. altitude above mean sea level (meters)
  42  * @param sl_radius (out) SEA LEVEL radius to earth center (meters)
  43  *        (add Altitude to get true distance from earth center.
  44  * @param lat_geoc (out) Geocentric latitude, radians, + = North
  45  */
  46 void sgGeodToGeoc( const double& lat_geod, const double& alt,
  47                    double *sl_radius, double *lat_geoc );
  48
  49
  50 /**
  51  * Convert a geodetic point lon(radians), lat(radians), elev(meter) to
  52  * a cartesian point.
  53  * @param geodetic point
  54  * @return cartesian point
  55  */
  56 inline Point3D sgGeodToCart(const Point3D& geod) {
  57     double gc_lon, gc_lat, sl_radius;
  58
  59     // printf("A geodetic point is (%.2f, %.2f, %.2f)\n",
  60     //        geod[0], geod[1], geod[2]);
  61
  62     gc_lon = geod.lon();
  63     sgGeodToGeoc(geod.lat(), geod.radius(), &sl_radius, &gc_lat);
  64
  65     // printf("A geocentric point is (%.2f, %.2f, %.2f)\n", gc_lon,
  66     //        gc_lat, sl_radius+geod[2]);
  67
  68     Point3D pp = Point3D( gc_lon, gc_lat, sl_radius + geod.radius());
  69     return sgPolarToCart3d(pp);
  70 }
  71
  72
  73 /**
  74  * Given a starting position and an offset radial and distance,
  75  * calculate an ending positon on a wgs84 ellipsoid.
  76  * @param alt (in) meters
  77  * @param lat1 (in) degrees
  78  * @param lon1 (in) degrees
  79  * @param az1 (in) degrees
  80  * @param s (in) distance in meters
  81  * @param lat2 (out) degrees
  82  * @param lon2 (out) degrees
  83  * @param az2 (out) return course in degrees
  84  */
  85 int geo_direct_wgs_84 ( const double& alt, const double& lat1,
  86                         const double& lon1, const double& az1,
  87                         const double& s, double *lat2, double *lon2,
  88                         double *az2 );
  89
  90
  91 // given alt, lat1, lon1, lat2, lon2, calculate starting and ending
  92 // az1, az2 and distance (s).  Lat, lon, and azimuth are in degrees.
  93 // distance in meters
  94 int geo_inverse_wgs_84( const double& alt, const double& lat1,
  95                         const double& lon1, const double& lat2,
  96                         const double& lon2, double *az1, double *az2,
  97                         double *s );
  98
  99
 100 /***************************************************************************
 101
 102         TITLE:  ls_geodesy
 103
 104 ----------------------------------------------------------------------------
 105
 106         FUNCTION:       Converts geocentric coordinates to geodetic positions
 107
 108 ----------------------------------------------------------------------------
 109
 110         MODULE STATUS:  developmental
 111
 112 ----------------------------------------------------------------------------
 113
 114         GENEALOGY:      Written as part of LaRCSim project by E. B. Jackson
 115
 116 ----------------------------------------------------------------------------
 117
 118         DESIGNED BY:    E. B. Jackson
 119
 120         CODED BY:       E. B. Jackson
 121
 122         MAINTAINED BY:  E. B. Jackson
 123
 124 ----------------------------------------------------------------------------
 125
 126         MODIFICATION HISTORY:
 127
 128         DATE    PURPOSE                                         BY
 129
 130         930208  Modified to avoid singularity near polar region.        EBJ
 131         930602  Moved backwards calcs here from ls_step.                EBJ
 132         931214  Changed erroneous Latitude and Altitude variables to
 133                 *lat_geod and *alt in routine ls_geoc_to_geod.          EBJ
 134         940111  Changed header files from old ls_eom.h style to ls_types,
 135                 and ls_constants.  Also replaced old DATA type with new
 136                 SCALAR type.                                            EBJ
 137
 138         CURRENT RCS HEADER:
 139
 140 $Header$
 141
 142  * Revision 1.5  1994/01/11  18:47:05  bjax
 143  * Changed include files to use types and constants, not ls_eom.h
 144  * Also changed DATA type to SCALAR type.
 145  *
 146  * Revision 1.4  1993/12/14  21:06:47  bjax
 147  * Removed global variable references Altitude and Latitude.   EBJ
 148  *
 149  * Revision 1.3  1993/06/02  15:03:40  bjax
 150  * Made new subroutine for calculating geodetic to geocentric; changed name
 151  * of forward conversion routine from ls_geodesy to ls_geoc_to_geod.
 152  *
 153
 154 ----------------------------------------------------------------------------
 155
 156         REFERENCES:
 157
 158                 [ 1]    Stevens, Brian L.; and Lewis, Frank L.: "Aircraft
 159                         Control and Simulation", Wiley and Sons, 1992.
 160                         ISBN 0-471-61397-5
 161
 162
 163 ----------------------------------------------------------------------------
 164
 165         CALLED BY:      ls_aux
 166
 167 ----------------------------------------------------------------------------
 168
 169         CALLS TO:
 170
 171 ----------------------------------------------------------------------------
 172
 173         INPUTS:
 174                 lat_geoc        Geocentric latitude, radians, + = North
 175                 radius          C.G. radius to earth center, ft
 176
 177 ----------------------------------------------------------------------------
 178
 179         OUTPUTS:
 180                 lat_geod        Geodetic latitude, radians, + = North
 181                 alt             C.G. altitude above mean sea level, ft
 182                 sea_level_r     radius from earth center to sea level at
 183                                 local vertical (surface normal) of C.G.
 184
 185 --------------------------------------------------------------------------*/
 186
 187
 188 #endif // _SG_GEODESY_HXX