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 /**
  92  * Given an altitude and two sets of (lat, lon) calculate great circle
  93  * distance between them as well as the starting and ending azimuths.
  94  * @param alt (in) meters
  95  * @param lat1 (in) degrees
  96  * @param lon1 (in) degrees
  97  * @param lat2 (in) degrees
  98  * @param lon2 (in) degrees
  99  * @param az1 (out) start heading degrees
 100  * @param az2 (out) end heading degrees
 101  * @param s (out) distance meters
 102  */
 103 int geo_inverse_wgs_84( const double& alt, const double& lat1,
 104                         const double& lon1, const double& lat2,
 105                         const double& lon2, double *az1, double *az2,
 106                         double *s );
 107
 108
 109 /***************************************************************************
 110
 111         TITLE:  ls_geodesy
 112
 113 ----------------------------------------------------------------------------
 114
 115         FUNCTION:       Converts geocentric coordinates to geodetic positions
 116
 117 ----------------------------------------------------------------------------
 118
 119         MODULE STATUS:  developmental
 120
 121 ----------------------------------------------------------------------------
 122
 123         GENEALOGY:      Written as part of LaRCSim project by E. B. Jackson
 124
 125 ----------------------------------------------------------------------------
 126
 127         DESIGNED BY:    E. B. Jackson
 128
 129         CODED BY:       E. B. Jackson
 130
 131         MAINTAINED BY:  E. B. Jackson
 132
 133 ----------------------------------------------------------------------------
 134
 135         MODIFICATION HISTORY:
 136
 137         DATE    PURPOSE                                         BY
 138
 139         930208  Modified to avoid singularity near polar region.        EBJ
 140         930602  Moved backwards calcs here from ls_step.                EBJ
 141         931214  Changed erroneous Latitude and Altitude variables to
 142                 *lat_geod and *alt in routine ls_geoc_to_geod.          EBJ
 143         940111  Changed header files from old ls_eom.h style to ls_types,
 144                 and ls_constants.  Also replaced old DATA type with new
 145                 SCALAR type.                                            EBJ
 146
 147         CURRENT RCS HEADER:
 148
 149 $Header$
 150
 151  * Revision 1.5  1994/01/11  18:47:05  bjax
 152  * Changed include files to use types and constants, not ls_eom.h
 153  * Also changed DATA type to SCALAR type.
 154  *
 155  * Revision 1.4  1993/12/14  21:06:47  bjax
 156  * Removed global variable references Altitude and Latitude.   EBJ
 157  *
 158  * Revision 1.3  1993/06/02  15:03:40  bjax
 159  * Made new subroutine for calculating geodetic to geocentric; changed name
 160  * of forward conversion routine from ls_geodesy to ls_geoc_to_geod.
 161  *
 162
 163 ----------------------------------------------------------------------------
 164
 165         REFERENCES:
 166
 167                 [ 1]    Stevens, Brian L.; and Lewis, Frank L.: "Aircraft
 168                         Control and Simulation", Wiley and Sons, 1992.
 169                         ISBN 0-471-61397-5
 170
 171
 172 ----------------------------------------------------------------------------
 173
 174         CALLED BY:      ls_aux
 175
 176 ----------------------------------------------------------------------------
 177
 178         CALLS TO:
 179
 180 ----------------------------------------------------------------------------
 181
 182         INPUTS:
 183                 lat_geoc        Geocentric latitude, radians, + = North
 184                 radius          C.G. radius to earth center, ft
 185
 186 ----------------------------------------------------------------------------
 187
 188         OUTPUTS:
 189                 lat_geod        Geodetic latitude, radians, + = North
 190                 alt             C.G. altitude above mean sea level, ft
 191                 sea_level_r     radius from earth center to sea level at
 192                                 local vertical (surface normal) of C.G.
 193
 194 --------------------------------------------------------------------------*/
 195
 196
 197 #endif // _SG_GEODESY_HXX