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() :
  41     FGAIBase(otBallistic),
  42     _aero_stabilised(false),
  43     _drag_area(0.007),
  44     _life_timer(0.0),
  45     _gravity(32),
  46     //  _buoyancy(64),
  47     _ht_agl_ft(0),
  48     _load_resistance(0),
  49     _solid(false),
  50     _impact_data(false),
  51     _impact_energy(0),
  52     _impact_speed(0),
  53     _impact_lat(0),
  54     _impact_lon(0),
  55     _impact_elev(0),
  56     _mat_name("")
  57 {
  58     no_roll = false;
  59 }
  60
  61 FGAIBallistic::~FGAIBallistic() {
  62 }
  63
  64 void FGAIBallistic::readFromScenario(SGPropertyNode* scFileNode) {
  65     if (!scFileNode)
  66         return;
  67
  68     FGAIBase::readFromScenario(scFileNode);
  69
  70     setAzimuth(scFileNode->getDoubleValue("azimuth", 0.0));
  71     setElevation(scFileNode->getDoubleValue("elevation", 0.0));
  72     setDragArea(scFileNode->getDoubleValue("eda", 0.007));
  73     setLife(scFileNode->getDoubleValue("life", 900.0));
  74     setBuoyancy(scFileNode->getDoubleValue("buoyancy", 0));
  75     setWind_from_east(scFileNode->getDoubleValue("wind_from_east", 0));
  76     setWind_from_north(scFileNode->getDoubleValue("wind_from_north", 0));
  77     setWind(scFileNode->getBoolValue("wind", false));
  78     setRoll(scFileNode->getDoubleValue("roll", 0.0));
  79     setCd(scFileNode->getDoubleValue("cd", 0.029));
  80     setMass(scFileNode->getDoubleValue("mass", 0.007));
  81     setStabilisation(scFileNode->getBoolValue("aero_stabilized", false));
  82     setNoRoll(scFileNode->getBoolValue("no-roll", false));
  83     setRandom(scFileNode->getBoolValue("random", false));
  84     setImpact(scFileNode->getBoolValue("impact", false));
  85     setName(scFileNode->getStringValue("name", "Bomb"));
  86 }
  87
  88 bool FGAIBallistic::init(bool search_in_AI_path) {
  89     FGAIBase::init(search_in_AI_path);
  90
  91     props->setStringValue("material/name", _mat_name.c_str());
  92     props->setStringValue("name", _name.c_str());
  93
  94     // start with high value so that animations don't trigger yet
  95     _ht_agl_ft = 10000000;
  96     hdg = _azimuth;
  97     pitch = _elevation;
  98     roll = _rotation;
  99     Transform();
 100     return true;
 101 }
 102
 103 void FGAIBallistic::bind() {
 104     //    FGAIBase::bind();
 105     props->tie("sim/time/elapsed-sec",
 106         SGRawValueMethods<FGAIBallistic,double>(*this,
 107         &FGAIBallistic::_getTime));
 108     props->tie("material/load-resistance",
 109                 SGRawValuePointer<double>(&_load_resistance));
 110     props->tie("material/solid",
 111                 SGRawValuePointer<bool>(&_solid));
 112     props->tie("altitude-agl-ft",
 113                 SGRawValuePointer<double>(&_ht_agl_ft));
 114     props->tie("impact/latitude-deg",
 115                 SGRawValuePointer<double>(&_impact_lat));
 116     props->tie("impact/longitude-deg",
 117                 SGRawValuePointer<double>(&_impact_lon));
 118     props->tie("impact/elevation-m",
 119                 SGRawValuePointer<double>(&_impact_elev));
 120     props->tie("impact/speed-mps",
 121                 SGRawValuePointer<double>(&_impact_speed));
 122     props->tie("impact/energy-kJ",
 123                 SGRawValuePointer<double>(&_impact_energy));
 124 }
 125
 126 void FGAIBallistic::unbind() {
 127     //    FGAIBase::unbind();
 128     props->untie("sim/time/elapsed-sec");
 129     props->untie("material/load-resistance");
 130     props->untie("material/solid");
 131     props->untie("altitude-agl-ft");
 132     props->untie("impact/latitude-deg");
 133     props->untie("impact/longitude-deg");
 134     props->untie("impact/elevation-m");
 135     props->untie("impact/speed-mps");
 136     props->untie("impact/energy-kJ");
 137 }
 138
 139 void FGAIBallistic::update(double dt) {
 140     FGAIBase::update(dt);
 141     Run(dt);
 142     Transform();
 143 }
 144
 145 void FGAIBallistic::setAzimuth(double az) {
 146     hdg = _azimuth = az;
 147 }
 148
 149 void FGAIBallistic::setElevation(double el) {
 150     pitch = _elevation = el;
 151 }
 152
 153 void FGAIBallistic::setRoll(double rl) {
 154     _rotation = rl;
 155 }
 156
 157 void FGAIBallistic::setStabilisation(bool val) {
 158     _aero_stabilised = val;
 159 }
 160
 161 void FGAIBallistic::setNoRoll(bool nr) {
 162     no_roll = nr;
 163 }
 164
 165 void FGAIBallistic::setDragArea(double a) {
 166     _drag_area = a;
 167 }
 168
 169 void FGAIBallistic::setLife(double seconds) {
 170     life = seconds;
 171 }
 172
 173 void FGAIBallistic::setBuoyancy(double fpss) {
 174     _buoyancy = fpss;
 175 }
 176
 177 void FGAIBallistic::setWind_from_east(double fps) {
 178     _wind_from_east = fps;
 179 }
 180
 181 void FGAIBallistic::setWind_from_north(double fps) {
 182     _wind_from_north = fps;
 183 }
 184
 185 void FGAIBallistic::setWind(bool val) {
 186     _wind = val;
 187 }
 188
 189 void FGAIBallistic::setCd(double c) {
 190     _Cd = c;
 191 }
 192
 193 void FGAIBallistic::setMass(double m) {
 194     _mass = m;
 195 }
 196
 197 void FGAIBallistic::setRandom(bool r) {
 198     _random = r;
 199 }
 200
 201 void FGAIBallistic::setImpact(bool i) {
 202     _impact = i;
 203 }
 204
 205 void FGAIBallistic::setName(const string& n) {
 206     _name = n;
 207 }
 208
 209 void FGAIBallistic::Run(double dt) {
 210     _life_timer += dt;
 211     //    cout << "life timer 1" << _life_timer <<  dt << endl;
 212     if (_life_timer > life)
 213         setDie(true);
 214
 215     double speed_north_deg_sec;
 216     double speed_east_deg_sec;
 217     double wind_speed_from_north_deg_sec;
 218     double wind_speed_from_east_deg_sec;
 219     double Cdm;      // Cd adjusted by Mach Number
 220
 221     //randomise Cd by +- 5%
 222     if (_random)
 223         _Cd = _Cd * 0.95 + (0.05 * sg_random());
 224
 225     // Adjust Cd by Mach number. The equations are based on curves
 226     // for a conventional shell/bullet (no boat-tail).
 227     if (Mach >= 1.2)
 228         Cdm = 0.2965 * pow ( Mach, -1.1506 ) + _Cd;
 229     else if (Mach >= 0.7)
 230         Cdm = 0.3742 * pow ( Mach, 2) - 0.252 * Mach + 0.0021 + _Cd;
 231     else
 232         Cdm = 0.0125 * Mach + _Cd;
 233
 234     //cout << " Mach , " << Mach << " , Cdm , " << Cdm << " ballistic speed kts //"<< speed <<  endl;
 235
 236     // drag = Cd * 0.5 * rho * speed * speed * drag_area;
 237     // rho is adjusted for altitude in void FGAIBase::update,
 238     // using Standard Atmosphere (sealevel temperature 15C)
 239     // acceleration = drag/mass;
 240     // adjust speed by drag
 241     speed -= (Cdm * 0.5 * rho * speed * speed * _drag_area/_mass) * dt;
 242
 243     // don't let speed become negative
 244     if ( speed < 0.0 )
 245         speed = 0.0;
 246
 247     double speed_fps = speed * SG_KT_TO_FPS;
 248
 249     // calculate vertical and horizontal speed components
 250     vs = sin( pitch * SG_DEGREES_TO_RADIANS ) * speed_fps;
 251     double hs = cos( pitch * SG_DEGREES_TO_RADIANS ) * speed_fps;
 252
 253     // convert horizontal speed (fps) to degrees per second
 254     speed_north_deg_sec = cos(hdg / SG_RADIANS_TO_DEGREES) * hs / ft_per_deg_lat;
 255     speed_east_deg_sec  = sin(hdg / SG_RADIANS_TO_DEGREES) * hs / ft_per_deg_lon;
 256
 257     // if wind not required, set to zero
 258     if (!_wind) {
 259         _wind_from_north = 0;
 260         _wind_from_east = 0;
 261     }
 262
 263     // convert wind speed (fps) to degrees per second
 264     wind_speed_from_north_deg_sec = _wind_from_north / ft_per_deg_lat;
 265     wind_speed_from_east_deg_sec  = _wind_from_east / ft_per_deg_lon;
 266
 267     // set new position
 268     pos.setLatitudeDeg( pos.getLatitudeDeg()
 269         + (speed_north_deg_sec - wind_speed_from_north_deg_sec) * dt );
 270     pos.setLongitudeDeg( pos.getLongitudeDeg()
 271         + (speed_east_deg_sec - wind_speed_from_east_deg_sec) * dt );
 272
 273     // adjust vertical speed for acceleration of gravity and buoyancy
 274     vs -= (_gravity - _buoyancy) * dt;
 275
 276     // adjust altitude (feet)
 277     altitude_ft += vs * dt;
 278     pos.setElevationFt(altitude_ft);
 279
 280     // recalculate pitch (velocity vector) if aerostabilized
 281     /*cout << _name << ": " << "aero_stabilised " << _aero_stabilised
 282     << " pitch " << pitch <<" vs "  << vs <<endl ;*/
 283
 284     if (_aero_stabilised)
 285         pitch = atan2( vs, hs ) * SG_RADIANS_TO_DEGREES;
 286
 287     // recalculate total speed
 288     speed = sqrt( vs * vs + hs * hs) / SG_KT_TO_FPS;
 289
 290     if (_impact && !_impact_data && vs < 0)
 291         handle_impact();
 292
 293     // set destruction flag if altitude less than sea level -1000
 294     if (altitude_ft < -1000.0)
 295         setDie(true);
 296
 297 }  // end Run
 298
 299 double FGAIBallistic::_getTime() const {
 300     //    cout << "life timer 2" << _life_timer << endl;
 301     return _life_timer;
 302 }
 303
 304 void FGAIBallistic::handle_impact() {
 305     double elevation_m;
 306     const SGMaterial* material;
 307
 308     // try terrain intersection
 309     if (!globals->get_scenery()->get_elevation_m(pos.getLatitudeDeg(), pos.getLongitudeDeg(),
 310             10000.0, elevation_m, &material))
 311         return;
 312
 313     if (material) {
 314         const vector<string> names = material->get_names();
 315
 316         if (!names.empty())
 317             _mat_name = names[0].c_str();
 318
 319         _solid = material->get_solid();
 320         _load_resistance = material->get_load_resistance();
 321         props->setStringValue("material/name", _mat_name.c_str());
 322         //cout << "material " << _mat_name << " solid " << _solid << " load " << _load_resistance << endl;
 323     }
 324
 325     _ht_agl_ft = pos.getElevationFt() - elevation_m * SG_METER_TO_FEET;
 326
 327     // report impact by setting tied variables
 328     if (_ht_agl_ft <= 0) {
 329         _impact_lat = pos.getLatitudeDeg();
 330         _impact_lon = pos.getLongitudeDeg();
 331         _impact_elev = elevation_m;
 332         _impact_speed = speed * SG_KT_TO_MPS;
 333         _impact_energy = (_mass * slugs_to_kgs) * _impact_speed
 334                 * _impact_speed / (2 * 1000);
 335
 336         props->setBoolValue("impact/signal", true); // for listeners
 337         _impact_data = true;
 338     }
 339 }
 340
 341 // end AIBallistic
 342