src/AIModel/AIBallistic.cxx

   1 // FGAIBallistic - FGAIBase-derived class creates a ballistic object
   2 //
   3 // Written by David Culp, started November 2003.
   4 // - davidculp2@comcast.net
   5 //
   6 // With major additions by Mathias Froehlich & Vivian Meazza 2004-2007
   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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23 #  include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  27 #include <simgear/math/sg_random.h>
  28 #include <simgear/scene/material/mat.hxx>
  29 #include <math.h>
  30 #include <vector>
  31
  32 #include <Scenery/scenery.hxx>
  33
  34 #include "AIBallistic.hxx"
  35
  36 SG_USING_STD(vector);
  37
  38 const double FGAIBallistic::slugs_to_kgs = 14.5939029372;
  39
  40 FGAIBallistic::FGAIBallistic() : FGAIBase(otBallistic) {
  41     drag_area = 0.007;
  42     life_timer = 0.0;
  43     gravity = 32;
  44     //  buoyancy = 64;
  45     no_roll = false;
  46     aero_stabilised = false;
  47     ht_agl_ft = 0;
  48     impact_data = false;
  49     impact_energy = 0;
  50     impact_speed = 0;
  51     impact_lat = 0;
  52     impact_lon = 0;
  53     impact_elev = 0;
  54     load_resistance = 0;
  55     solid = false;
  56     mat_name = "";
  57 }
  58
  59 FGAIBallistic::~FGAIBallistic() {
  60 }
  61
  62 void FGAIBallistic::readFromScenario(SGPropertyNode* scFileNode) {
  63     if (!scFileNode)
  64         return;
  65
  66     FGAIBase::readFromScenario(scFileNode);
  67
  68     setAzimuth(scFileNode->getDoubleValue("azimuth", 0.0));
  69     setElevation(scFileNode->getDoubleValue("elevation", 0.0));
  70     setDragArea(scFileNode->getDoubleValue("eda", 0.007));
  71     setLife(scFileNode->getDoubleValue("life", 900.0));
  72     setBuoyancy(scFileNode->getDoubleValue("buoyancy", 0));
  73     setWind_from_east(scFileNode->getDoubleValue("wind_from_east", 0));
  74     setWind_from_north(scFileNode->getDoubleValue("wind_from_north", 0));
  75     setWind(scFileNode->getBoolValue("wind", false));
  76     setRoll(scFileNode->getDoubleValue("roll", 0.0));
  77     setCd(scFileNode->getDoubleValue("cd", 0.029));
  78     setMass(scFileNode->getDoubleValue("mass", 0.007));
  79     setStabilisation(scFileNode->getBoolValue("aero_stabilized", false));
  80     setNoRoll(scFileNode->getBoolValue("no-roll", false));
  81     setRandom(scFileNode->getBoolValue("random", false));
  82     setImpact(scFileNode->getBoolValue("impact", false));
  83     setName(scFileNode->getStringValue("name", "Bomb"));
  84 }
  85
  86 bool FGAIBallistic::init(bool search_in_AI_path) {
  87     FGAIBase::init(search_in_AI_path);
  88
  89     props->setStringValue("material/name", mat_name.c_str());
  90     props->setStringValue("name", name.c_str());
  91
  92     hdg = azimuth;
  93     pitch = elevation;
  94     roll = rotation;
  95     Transform();
  96     return true;
  97 }
  98
  99 void FGAIBallistic::bind() {
 100     //    FGAIBase::bind();
 101     props->tie("sim/time/elapsed-sec",
 102         SGRawValueMethods<FGAIBallistic,double>(*this,
 103         &FGAIBallistic::_getTime));
 104     props->tie("material/load-resistance",
 105                 SGRawValuePointer<double>(&load_resistance));
 106     props->tie("material/solid",
 107                 SGRawValuePointer<bool>(&solid));
 108     props->tie("altitude-agl-ft",
 109                 SGRawValuePointer<double>(&ht_agl_ft));
 110     props->tie("impact/latitude-deg",
 111                 SGRawValuePointer<double>(&impact_lat));
 112     props->tie("impact/longitude-deg",
 113                 SGRawValuePointer<double>(&impact_lon));
 114     props->tie("impact/elevation-m",
 115                 SGRawValuePointer<double>(&impact_elev));
 116     props->tie("impact/speed-mps",
 117                 SGRawValuePointer<double>(&impact_speed));
 118     props->tie("impact/energy-kJ",
 119                 SGRawValuePointer<double>(&impact_energy));
 120 }
 121
 122 void FGAIBallistic::unbind() {
 123     //    FGAIBase::unbind();
 124     props->untie("sim/time/elapsed-sec");
 125     props->untie("material/load-resistance");
 126     props->untie("material/solid");
 127     props->untie("altitude-agl-ft");
 128     props->untie("impact/latitude-deg");
 129     props->untie("impact/longitude-deg");
 130     props->untie("impact/elevation-m");
 131     props->untie("impact/speed-mps");
 132     props->untie("impact/energy-kJ");
 133 }
 134
 135 void FGAIBallistic::update(double dt) {
 136     FGAIBase::update(dt);
 137     Run(dt);
 138     Transform();
 139 }
 140
 141 void FGAIBallistic::setAzimuth(double az) {
 142     hdg = azimuth = az;
 143 }
 144
 145 void FGAIBallistic::setElevation(double el) {
 146     pitch = elevation = el;
 147 }
 148
 149 void FGAIBallistic::setRoll(double rl) {
 150     rotation = rl;
 151 }
 152
 153 void FGAIBallistic::setStabilisation(bool val) {
 154     aero_stabilised = val;
 155 }
 156
 157 void FGAIBallistic::setNoRoll(bool nr) {
 158     no_roll = nr;
 159 }
 160
 161 void FGAIBallistic::setDragArea(double a) {
 162     drag_area = a;
 163 }
 164
 165 void FGAIBallistic::setLife(double seconds) {
 166     life = seconds;
 167 }
 168
 169 void FGAIBallistic::setBuoyancy(double fpss) {
 170     buoyancy = fpss;
 171 }
 172
 173 void FGAIBallistic::setWind_from_east(double fps) {
 174     wind_from_east = fps;
 175 }
 176
 177 void FGAIBallistic::setWind_from_north(double fps) {
 178     wind_from_north = fps;
 179 }
 180
 181 void FGAIBallistic::setWind(bool val) {
 182     wind = val;
 183 }
 184
 185 void FGAIBallistic::setCd(double c) {
 186     Cd = c;
 187 }
 188
 189 void FGAIBallistic::setMass(double m) {
 190     mass = m;
 191 }
 192
 193 void FGAIBallistic::setRandom(bool r) {
 194     random = r;
 195 }
 196
 197 void FGAIBallistic::setImpact(bool i) {
 198     impact = i;
 199 }
 200
 201 void FGAIBallistic::setName(const string& n) {
 202     name = n;
 203 }
 204
 205 void FGAIBallistic::Run(double dt) {
 206     life_timer += dt;
 207     //    cout << "life timer 1" << life_timer <<  dt << endl;
 208     if (life_timer > life) setDie(true);
 209
 210     double speed_north_deg_sec;
 211     double speed_east_deg_sec;
 212     double wind_speed_from_north_deg_sec;
 213     double wind_speed_from_east_deg_sec;
 214     double Cdm;      // Cd adjusted by Mach Number
 215
 216     //randomise Cd by +- 5%
 217     if (random)
 218         Cd = Cd * 0.95 + (0.05 * sg_random());
 219
 220     // Adjust Cd by Mach number. The equations are based on curves
 221     // for a conventional shell/bullet (no boat-tail).
 222     if ( Mach < 0.7 )
 223         Cdm = 0.0125 * Mach + Cd;
 224     else if ( 0.7 < Mach && Mach < 1.2 )
 225         Cdm = 0.3742 * pow ( Mach, 2) - 0.252 * Mach + 0.0021 + Cd;
 226     else
 227         Cdm = 0.2965 * pow ( Mach, -1.1506 ) + Cd;
 228
 229     //cout << " Mach , " << Mach << " , Cdm , " << Cdm << " ballistic speed kts //"<< speed <<  endl;
 230
 231     // drag = Cd * 0.5 * rho * speed * speed * drag_area;
 232     // rho is adjusted for altitude in void FGAIBase::update,
 233     // using Standard Atmosphere (sealevel temperature 15C)
 234     // acceleration = drag/mass;
 235     // adjust speed by drag
 236     speed -= (Cdm * 0.5 * rho * speed * speed * drag_area/mass) * dt;
 237
 238     // don't let speed become negative
 239     if ( speed < 0.0 )
 240         speed = 0.0;
 241
 242     double speed_fps = speed * SG_KT_TO_FPS;
 243
 244     // calculate vertical and horizontal speed components
 245     vs = sin( pitch * SG_DEGREES_TO_RADIANS ) * speed_fps;
 246     double hs = cos( pitch * SG_DEGREES_TO_RADIANS ) * speed_fps;
 247
 248     // convert horizontal speed (fps) to degrees per second
 249     speed_north_deg_sec = cos(hdg / SG_RADIANS_TO_DEGREES) * hs / ft_per_deg_lat;
 250     speed_east_deg_sec  = sin(hdg / SG_RADIANS_TO_DEGREES) * hs / ft_per_deg_lon;
 251
 252     // if wind not required, set to zero
 253     if (!wind) {
 254         wind_from_north = 0;
 255         wind_from_east = 0;
 256     }
 257
 258     // convert wind speed (fps) to degrees per second
 259     wind_speed_from_north_deg_sec = wind_from_north / ft_per_deg_lat;
 260     wind_speed_from_east_deg_sec  = wind_from_east / ft_per_deg_lon;
 261
 262     // set new position
 263     pos.setLatitudeDeg( pos.getLatitudeDeg()
 264         + (speed_north_deg_sec - wind_speed_from_north_deg_sec) * dt );
 265     pos.setLongitudeDeg( pos.getLongitudeDeg()
 266         + (speed_east_deg_sec - wind_speed_from_east_deg_sec) * dt );
 267
 268     // adjust vertical speed for acceleration of gravity and buoyancy
 269     vs -= (gravity - buoyancy) * dt;
 270
 271     // adjust altitude (feet)
 272     altitude_ft += vs * dt;
 273     pos.setElevationFt(altitude_ft);
 274
 275     // recalculate pitch (velocity vector) if aerostabilized
 276     /*cout << name << ": " << "aero_stabilised " << aero_stabilised
 277     << " pitch " << pitch <<" vs "  << vs <<endl ;*/
 278
 279     if (aero_stabilised)
 280         pitch = atan2( vs, hs ) * SG_RADIANS_TO_DEGREES;
 281
 282     // recalculate total speed
 283     speed = sqrt( vs * vs + hs * hs) / SG_KT_TO_FPS;
 284
 285     if (impact && !impact_data && vs < 0)
 286         handle_impact();
 287
 288     // set destruction flag if altitude less than sea level -1000
 289     if (altitude_ft < -1000.0)
 290         setDie(true);
 291
 292 }  // end Run
 293
 294 double FGAIBallistic::_getTime() const {
 295     //    cout << "life timer 2" << life_timer << endl;
 296     return life_timer;
 297 }
 298
 299 void FGAIBallistic::handle_impact() {
 300     double elevation_m;
 301     const SGMaterial* material;
 302
 303     // try terrain intersection
 304     if (!globals->get_scenery()->get_elevation_m(pos.getLatitudeDeg(), pos.getLongitudeDeg(),
 305             10000.0, elevation_m, &material))
 306         return;
 307
 308     if (material) {
 309         const vector<string> names = material->get_names();
 310
 311         if (!names.empty())
 312             mat_name = names[0].c_str();
 313
 314         solid = material->get_solid();
 315         load_resistance = material->get_load_resistance();
 316         props->setStringValue("material/name", mat_name.c_str());
 317         //cout << "material " << mat_name << " solid " << solid << " load " << load_resistance << endl;
 318     }
 319
 320     ht_agl_ft = pos.getElevationFt() - elevation_m * SG_METER_TO_FEET;
 321
 322     // report impact by setting tied variables
 323     if (ht_agl_ft <= 0) {
 324         impact_lat = pos.getLatitudeDeg();
 325         impact_lon = pos.getLongitudeDeg();
 326         impact_elev = elevation_m;
 327         impact_speed = speed * SG_KT_TO_MPS;
 328         impact_energy = (mass * slugs_to_kgs) * impact_speed
 329                 * impact_speed / (2 * 1000);
 330
 331         props->setBoolValue("impact/signal", true); // for listeners
 332         impact_data = true;
 333     }
 334 }
 335
 336 // end AIBallistic
 337