src/ATC/approach.cxx

   1 // FGApproach - a class to provide approach control at larger airports.
   2 //
   3 // Written by Alexander Kappes, started March 2002.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2002  Alexander Kappes
   6 //
   7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10 // License, or (at your option) any later version.
  11 //
  12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 // General Public License for more details.
  16 //
  17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 // along with this program; if not, write to the Free Software
  19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20
  21 #include "approach.hxx"
  22 #include "ATCdisplay.hxx"
  23 #include <Airports/runways.hxx>
  24
  25 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  26
  27 #ifdef FG_WEATHERCM
  28 # include <WeatherCM/FGLocalWeatherDatabase.h>
  29 #else
  30 # include <Environment/environment_mgr.hxx>
  31 # include <Environment/environment.hxx>
  32 #endif
  33
  34
  35 PlaneApp::PlaneApp()
  36 :
  37   ident(""),
  38   lon(0.0),
  39   lat(0.0),
  40   alt(0.0),
  41   hdg(0.0),
  42   dist(0.0),
  43   brg(0.0),
  44   spd(0.0),
  45   contact(0),
  46   wpn(0),
  47   dnwp(-999.),
  48   dcc(0.0),
  49   dnc(0.0),
  50   aalt(0.0),
  51   ahdg(0.0),
  52   on_crs(true),
  53   tlm(0.0)
  54 {
  55 }
  56
  57 //Constructor
  58 FGApproach::FGApproach() :
  59   bucket(0),
  60   active_runway(""),
  61   active_rw_hdg(0.0),
  62   display(false),
  63   displaying(false),
  64   num_planes(0),
  65   transmission(""),
  66   first(true),
  67   trans_ident(""),
  68   approach_failed(false)
  69 {
  70   comm1_node = fgGetNode("/radios/comm[0]/frequencies/selected-mhz", true);
  71   comm2_node = fgGetNode("/radios/comm[1]/frequencies/selected-mhz", true);
  72
  73   lon_node = fgGetNode("/position/longitude-deg", true);
  74   lat_node = fgGetNode("/position/latitude-deg", true);
  75   elev_node = fgGetNode("/position/altitude-ft", true);
  76 }
  77
  78 //Destructor
  79 FGApproach::~FGApproach(){
  80 }
  81
  82 void FGApproach::Init() {
  83   display    = false;
  84 }
  85
  86 // ============================================================================
  87 // the main update function
  88 // ============================================================================
  89 void FGApproach::Update() {
  90
  91   int wpn;
  92   double course, d;
  93
  94   update_plane_dat();
  95   if ( active_runway == "" ) get_active_runway();
  96
  97   for ( int i=0; i<num_planes; i++ ) {
  98
  99     if ( planes[i].contact == 0) {
 100       double comm1_freq = comm1_node->getDoubleValue();
 101       if ( (int)(comm1_freq*100.0 + 0.5) == freq ) planes[i].contact = 1;
 102           //cout << "comm1 = " << (int)(comm1_freq*100.0 + 0.5) << " freq = " << freq << '\n';
 103     }
 104     else if ( planes[i].contact == 1 ) {
 105       if ( planes[i].wpn == 0 ) {    // calculate initial waypoints
 106         wpn = planes[i].wpn;
 107         // airport
 108         planes[i].wpts[wpn][0] = active_rw_hdg;
 109         planes[i].wpts[wpn][1] = 0.0;
 110         planes[i].wpts[wpn][2] = elev;
 111         planes[i].wpts[wpn][4] = 0.0;
 112         planes[i].wpts[wpn][5] = 0.0;
 113         wpn += 1;
 114
 115         planes[i].wpts[wpn][0] = active_rw_hdg + 180.0;
 116         if ( planes[i].wpts[wpn][0] > 360.0 ) planes[i].wpts[wpn][0] -= 360.0;
 117         planes[i].wpts[wpn][1] = 5;
 118         planes[i].wpts[wpn][2] = elev + 1000.0;
 119         calc_hd_course_dist(planes[i].wpts[wpn][0],   planes[i].wpts[wpn][1],
 120                             planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 121                             &course, &d);
 122         planes[i].wpts[wpn][4] = course;
 123         planes[i].wpts[wpn][5] = d;
 124         wpn += 1;
 125
 126         planes[i].wpts[wpn][0] = planes[i].brg;
 127         planes[i].wpts[wpn][1] = planes[i].dist;
 128         planes[i].wpts[wpn][2] = planes[i].alt;
 129         calc_hd_course_dist(planes[i].wpts[wpn][0],   planes[i].wpts[wpn][1],
 130                             planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 131                             &course, &d);
 132         planes[i].wpts[wpn][4] = course;
 133         planes[i].wpts[wpn][5] = d;
 134         wpn += 1;
 135
 136         planes[i].wpn = wpn;
 137
 138         planes[i].ahdg = planes[i].wpts[wpn-1][4];
 139         cout << endl;
 140         cout << "Contact " << planes[i].wpn << endl;
 141         cout << "Turn to heading   = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 142         cout << endl;
 143         planes[i].on_crs = true;
 144       }
 145
 146       // reached waypoint?
 147       if ( fabs(planes[i].dnc) < 0.3 && planes[i].dnwp < 1.0 ) {
 148         planes[i].wpn -= 1;
 149         wpn = planes[i].wpn-1;
 150         planes[i].ahdg = planes[i].wpts[wpn][4];
 151         cout << endl;
 152         cout << "Next waypoint = " << planes[i].wpn << endl;
 153         cout << "New heading   = " << planes[i].ahdg << endl;
 154         cout << endl;
 155         planes[i].on_crs = true;
 156       }
 157
 158       // update assigned parameters
 159       wpn = planes[i].wpn-1;            // this is the current waypoint
 160
 161       planes[i].dcc  = calc_psl_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 162                                      planes[i].wpts[wpn][0], planes[i].wpts[wpn][1],
 163                                      planes[i].wpts[wpn][4]);
 164       planes[i].dnc  = calc_psl_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 165                                      planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 166                                      planes[i].wpts[wpn-1][4]);
 167       calc_hd_course_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 168                           planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 169                           &course, &d);
 170       planes[i].dnwp = d;
 171
 172       //cout << planes[i].brg << " " << planes[i].dist << " " << planes[i].wpts[wpn+1][0]
 173       //<< " " << planes[i].wpts[wpn+1][1] << " " << planes[i].wpts[wpn+1][4]
 174       //cout << " distance to current course = " << planes[i].dcc << endl;
 175
 176       // come off course ?
 177       if ( fabs(planes[i].dcc) > 0.5 && planes[i].on_crs) {
 178         wpn = wpn-1;
 179         if ( planes[i].wpts[wpn][4] < 0) {
 180           planes[i].ahdg += 30.0;
 181         }
 182         else {
 183           planes[i].ahdg -= 30.0;
 184         }
 185         planes[i].on_crs = false;
 186
 187         cout << endl;
 188         cout << "Your are " << planes[i].dcc << " miles off the asigned course: " << endl;
 189         cout << "New heading = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 190         cout << endl;
 191       }
 192       else if ( fabs(planes[i].dcc) < 0.1 && !planes[i].on_crs) {
 193         planes[i].ahdg = fabs(planes[i].wpts[wpn][4]);
 194         planes[i].on_crs = true;
 195
 196         cout << endl;
 197         cout << "New heading = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 198         cout << endl;
 199         }
 200
 201       // In range of tower?
 202       if ( planes[i].wpn == 2 && planes[i].dnwp < 3. ) {
 203         cout << endl;
 204         cout << "Contact Tower";
 205         cout << endl;
 206         planes[i].contact = 2;
 207       }
 208     }
 209   }
 210
 211 }
 212
 213 // ============================================================================
 214 // get active runway
 215 // ============================================================================
 216 void FGApproach::get_active_runway() {
 217
 218 #ifdef FG_WEATHERCM
 219   sgVec3 position = { lat, lon, elev };
 220   FGPhysicalProperty stationweather = WeatherDatabase->get(position);
 221 #else
 222   FGEnvironment stationweather =
 223     globals->get_environment_mgr()->getEnvironment(lat, lon, elev);
 224 #endif
 225
 226   SGPath path( globals->get_fg_root() );
 227   path.append( "Airports" );
 228   path.append( "runways.mk4" );
 229   FGRunways runways( path.c_str() );
 230
 231   //Set the heading to into the wind
 232 #ifdef FG_WEATHERCM
 233   double wind_x = stationweather.Wind[0];
 234   double wind_y = stationweather.Wind[1];
 235
 236   double speed = sqrt( wind_x*wind_x + wind_y*wind_y ) * SG_METER_TO_NM / (60.0*60.0);
 237   double hdg;
 238
 239   //If no wind use 270degrees
 240   if(speed == 0) {
 241     hdg = 270;
 242   } else {
 243     // //normalize the wind to get the direction
 244     //wind_x /= speed; wind_y /= speed;
 245
 246     hdg = - atan2 ( wind_x, wind_y ) * SG_RADIANS_TO_DEGREES ;
 247     if (hdg < 0.0)
 248       hdg += 360.0;
 249   }
 250 #else
 251   double hdg = stationweather.get_wind_from_heading_deg();
 252 #endif
 253
 254   FGRunway runway;
 255   //if ( runways.search( "EGNX", int(hdg), &runway) ) {
 256   if ( runways.search( ident, int(hdg), &runway) ) {
 257     active_runway = runway.rwy_no;
 258     active_rw_hdg = runway.heading;
 259     //cout << "Active runway is: " << active_runway << "  heading = "
 260     // << active_rw_hdg << endl;
 261   }
 262   else cout << "FGRunways search failed" << endl;
 263
 264 }
 265
 266 // ========================================================================
 267 // update infos about plane
 268 // ========================================================================
 269 void FGApproach::update_plane_dat() {
 270
 271   //cout << "Update Approach " << ident << "   " << num_planes << " registered" << endl;
 272   // update plane positions
 273   for (int i=0; i<num_planes; i++) {
 274     planes[i].lon = lon_node->getDoubleValue();
 275     planes[i].lat = lat_node->getDoubleValue();
 276     planes[i].alt = elev_node->getDoubleValue();
 277 //    Point3D aircraft = sgGeodToCart( Point3D(planes[i].lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,
 278 //                                           planes[i].lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,
 279 //                                           planes[i].alt*SG_FEET_TO_METER) );
 280     double course, distance;
 281     calc_gc_course_dist(Point3D(lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, 0.0),
 282                         Point3D(planes[i].lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,planes[i].lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, 0.0 ),
 283                         &course, &distance);
 284     planes[i].dist = distance/SG_NM_TO_METER;
 285     planes[i].brg  = 360.0-course*SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 286
 287     //cout << "Plane Id: " << planes[i].ident << "  Distance to " << ident
 288     //<< " is " << planes[i].dist << " m" << endl;
 289
 290     //if (first) {
 291     //transmission = ident;
 292     //globals->get_ATC_display()->RegisterRepeatingMessage(transmission);
 293     //first = false;
 294     //}
 295   }
 296 }
 297
 298 // =======================================================================
 299 // Add plane to Approach list
 300 // =======================================================================
 301 void FGApproach::AddPlane(string pid) {
 302   for ( int i=0; i<num_planes; i++) {
 303     if ( planes[i].ident == pid) {
 304       //cout << "Plane already registered: " << ident << " " << num_planes << endl;
 305       return;
 306     }
 307   }
 308   planes[num_planes].ident = pid;
 309   ++num_planes;
 310   //cout << "Plane added to list: " << ident << " " << num_planes << endl;
 311   return;
 312 }
 313
 314 // ========================================================================
 315 // closest distance between a point and a straigt line in 2 dim.
 316 // ========================================================================
 317 double FGApproach::calc_psl_dist(const double &h1, const double &d1,
 318                                  const double &h2, const double &d2,
 319                                  const double &h3)
 320 {
 321   double a1 = h1 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 322   double a2 = h2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 323   double a3 = h3 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 324   double x1 = cos(a1) * d1;
 325   double y1 = sin(a1) * d1;
 326   double x2 = cos(a2) * d2;
 327   double y2 = sin(a2) * d2;
 328   double x3 = cos(a3);
 329   double y3 = sin(a3);
 330
 331   // formula: dis = sqrt( (v1-v2)**2 - ((v1-v2)*v3)**2 ); vi = (xi,yi)
 332   double val1   = (x1-x2)*(x1-x2) + (y1-y2)*(y1-y2);
 333   double val2   = ((x1-x2)*x3 + (y1-y2)*y3) * ((x1-x2)*x3 + (y1-y2)*y3);
 334   double dis    = val1 - val2;
 335   // now get sign for offset
 336   //cout << x1 << " " << x2 << " " << y1 << " " << y2 << " "
 337   //     << x3 << " " << y3 << " "
 338   //     << val1 << " " << val2 << " " << dis << endl;
 339   x3 *= sqrt(val2);
 340   y3 *= sqrt(val2);
 341   if ( x3*(x1-x2) < 0.0 && y3*(y1-y2) < 0.0) {
 342     x3 *= -1.0;
 343     y3 *= -1.0;
 344   }
 345   //cout << x3 << " " << y3 << endl;
 346   double dis1   = x1-x2-x3;
 347   double dis2   = y1-y2-y3;
 348   dis = sqrt(dis);
 349   if (atan2(dis2,dis1) < a3) dis *= -1.0;
 350   //cout << dis1 << " " << dis2 << " " << atan2(dis2,dis1)*SGD_RADIANS_TO_DEGREES << " " << h3
 351   //     << " " << sqrt(dis1*dis1 + dis2*dis2) << " " << dis << endl;
 352   //cout << atan2(dis2,dis1)*SGD_RADIANS_TO_DEGREES << " " << dis << endl;
 353
 354   return dis;
 355 }
 356
 357 // ========================================================================
 358 // get heading and distance between two points; point1 ---> point2
 359 // ========================================================================
 360 void FGApproach::calc_hd_course_dist(const double &h1, const double &d1,
 361                                      const double &h2, const double &d2,
 362                                      double *course, double *dist)
 363 {
 364   double a1 = h1 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 365   double a2 = h2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 366   double x1 = cos(a1) * d1;
 367   double y1 = sin(a1) * d1;
 368   double x2 = cos(a2) * d2;
 369   double y2 = sin(a2) * d2;
 370
 371   *dist   = sqrt( (y2-y1)*(y2-y1) + (x2-x1)*(x2-x1) );
 372   *course = atan2( (y2-y1), (x2-x1) ) * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 373   if ( *course < 0 ) *course = *course+360;
 374   //cout << x1 << " " << y1 << " " << x2 << " " << y2 << " " << *dist << " " << *course << endl;
 375 }
 376
 377
 378
 379 int FGApproach::RemovePlane() {
 380
 381   // first check if anything has to be done
 382   int i;
 383   bool rmplane = false;
 384   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 385     if (planes[i].dist > range*SG_NM_TO_METER) {
 386       rmplane = true;
 387       break;
 388     }
 389   }
 390   if (!rmplane) return num_planes;
 391
 392   // now make a copy of the plane list
 393   PlaneApp tmp[max_planes];
 394   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 395     tmp[i] = planes[i];
 396   }
 397
 398   int np = 0;
 399   // now check which planes are still in range
 400   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 401     if (tmp[i].dist <= range*SG_NM_TO_METER) {
 402       planes[np] = tmp[i];
 403       np += 1;
 404     }
 405   }
 406   num_planes = np;
 407   return num_planes;
 408 }