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