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 //Constructor
  35 FGApproach::FGApproach(){
  36   comm1_node = fgGetNode("/radios/comm[0]/frequencies/selected-mhz", true);
  37   comm2_node = fgGetNode("/radios/comm[1]/frequencies/selected-mhz", true);
  38
  39   num_planes = 0;
  40   lon_node = fgGetNode("/position/longitude-deg", true);
  41   lat_node = fgGetNode("/position/latitude-deg", true);
  42   elev_node = fgGetNode("/position/altitude-ft", true);
  43   first = true;
  44   active_runway = "";
  45   for ( int i=0; i<max_planes; i++) {
  46     planes[i].contact = 0;
  47     planes[i].wpn     = 0;
  48     planes[i].dnwp    = -999.;
  49     planes[i].on_crs  = true;
  50   }
  51 }
  52
  53 //Destructor
  54 FGApproach::~FGApproach(){
  55 }
  56
  57 void FGApproach::Init() {
  58   display    = false;
  59 }
  60
  61 // ============================================================================
  62 // the main update function
  63 // ============================================================================
  64 void FGApproach::Update() {
  65
  66   int wpn;
  67   double course, d;
  68
  69   update_plane_dat();
  70   if ( active_runway == "" ) get_active_runway();
  71
  72   for ( int i=0; i<num_planes; i++ ) {
  73
  74     if ( planes[i].contact == 0) {
  75       double comm1_freq = comm1_node->getDoubleValue();
  76       if ( (int)(comm1_freq*100.0 + 0.5) == freq ) planes[i].contact = 1;
  77     }
  78     else if ( planes[i].contact == 1 ) {
  79       if ( planes[i].wpn == 0 ) {    // calculate initial waypoints
  80         wpn = planes[i].wpn;
  81         // airport
  82         planes[i].wpts[wpn][0] = active_rw_hdg;
  83         planes[i].wpts[wpn][1] = 0.0;
  84         planes[i].wpts[wpn][2] = elev;
  85         planes[i].wpts[wpn][4] = 0.0;
  86         planes[i].wpts[wpn][5] = 0.0;
  87         wpn += 1;
  88
  89         planes[i].wpts[wpn][0] = active_rw_hdg + 180.0;
  90         if ( planes[i].wpts[wpn][0] > 360.0 ) planes[i].wpts[wpn][0] -= 360.0;
  91         planes[i].wpts[wpn][1] = 5;
  92         planes[i].wpts[wpn][2] = elev + 1000.0;
  93         calc_hd_course_dist(planes[i].wpts[wpn][0],   planes[i].wpts[wpn][1],
  94                             planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
  95                             &course, &d);
  96         planes[i].wpts[wpn][4] = course;
  97         planes[i].wpts[wpn][5] = d;
  98         wpn += 1;
  99
 100         planes[i].wpts[wpn][0] = planes[i].brg;
 101         planes[i].wpts[wpn][1] = planes[i].dist;
 102         planes[i].wpts[wpn][2] = planes[i].alt;
 103         calc_hd_course_dist(planes[i].wpts[wpn][0],   planes[i].wpts[wpn][1],
 104                             planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 105                             &course, &d);
 106         planes[i].wpts[wpn][4] = course;
 107         planes[i].wpts[wpn][5] = d;
 108         wpn += 1;
 109
 110         planes[i].wpn = wpn;
 111
 112         planes[i].ahdg = planes[i].wpts[wpn-1][4];
 113         cout << endl;
 114         cout << "Contact " << planes[i].wpn << endl;
 115         cout << "Turn to heading   = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 116         cout << endl;
 117         planes[i].on_crs = true;
 118       }
 119
 120       // reached waypoint?
 121       if ( fabs(planes[i].dnc) < 0.3 && planes[i].dnwp < 1.0 ) {
 122         planes[i].wpn -= 1;
 123         wpn = planes[i].wpn-1;
 124         planes[i].ahdg = planes[i].wpts[wpn][4];
 125         cout << endl;
 126         cout << "Next waypoint = " << planes[i].wpn << endl;
 127         cout << "New heading   = " << planes[i].ahdg << endl;
 128         cout << endl;
 129         planes[i].on_crs = true;
 130       }
 131
 132       // update assigned parameters
 133       wpn = planes[i].wpn-1;            // this is the current waypoint
 134
 135       planes[i].dcc  = calc_psl_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 136                                      planes[i].wpts[wpn][0], planes[i].wpts[wpn][1],
 137                                      planes[i].wpts[wpn][4]);
 138       planes[i].dnc  = calc_psl_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 139                                      planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 140                                      planes[i].wpts[wpn-1][4]);
 141       calc_hd_course_dist(planes[i].brg, planes[i].dist,
 142                           planes[i].wpts[wpn-1][0], planes[i].wpts[wpn-1][1],
 143                           &course, &d);
 144       planes[i].dnwp = d;
 145
 146       //cout << planes[i].brg << " " << planes[i].dist << " " << planes[i].wpts[wpn+1][0]
 147       //<< " " << planes[i].wpts[wpn+1][1] << " " << planes[i].wpts[wpn+1][4]
 148       //cout << " distance to current course = " << planes[i].dcc << endl;
 149
 150       // come off course ?
 151       if ( fabs(planes[i].dcc) > 0.5 && planes[i].on_crs) {
 152         wpn = wpn-1;
 153         if ( planes[i].wpts[wpn][4] < 0) {
 154           planes[i].ahdg += 30.0;
 155         }
 156         else {
 157           planes[i].ahdg -= 30.0;
 158         }
 159         planes[i].on_crs = false;
 160
 161         cout << endl;
 162         cout << "Your are " << planes[i].dcc << " miles off the asigned course: " << endl;
 163         cout << "New heading = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 164         cout << endl;
 165       }
 166       else if ( fabs(planes[i].dcc) < 0.1 && !planes[i].on_crs) {
 167         planes[i].ahdg = fabs(planes[i].wpts[wpn][4]);
 168         planes[i].on_crs = true;
 169
 170         cout << endl;
 171         cout << "New heading = " << (int)(planes[i].ahdg) << endl;
 172         cout << endl;
 173         }
 174
 175       // In range of tower?
 176       if ( planes[i].wpn == 2 && planes[i].dnwp < 3. ) {
 177         cout << endl;
 178         cout << "Contact Tower";
 179         cout << endl;
 180         planes[i].contact = 2;
 181       }
 182     }
 183   }
 184
 185 }
 186
 187 // ============================================================================
 188 // get active runway
 189 // ============================================================================
 190 void FGApproach::get_active_runway() {
 191
 192 #ifdef FG_WEATHERCM
 193   sgVec3 position = { lat, lon, elev };
 194   FGPhysicalProperty stationweather = WeatherDatabase->get(position);
 195 #else
 196   FGEnvironment stationweather =
 197     globals->get_environment_mgr()->getEnvironment(lat, lon, elev);
 198 #endif
 199
 200   SGPath path( globals->get_fg_root() );
 201   path.append( "Airports" );
 202   path.append( "runways.mk4" );
 203   FGRunways runways( path.c_str() );
 204
 205   //Set the heading to into the wind
 206 #ifdef FG_WEATHERCM
 207   double wind_x = stationweather.Wind[0];
 208   double wind_y = stationweather.Wind[1];
 209
 210   double speed = sqrt( wind_x*wind_x + wind_y*wind_y ) * SG_METER_TO_NM / (60.0*60.0);
 211   double hdg;
 212
 213   //If no wind use 270degrees
 214   if(speed == 0) {
 215     hdg = 270;
 216   } else {
 217     // //normalize the wind to get the direction
 218     //wind_x /= speed; wind_y /= speed;
 219
 220     hdg = - atan2 ( wind_x, wind_y ) * SG_RADIANS_TO_DEGREES ;
 221     if (hdg < 0.0)
 222       hdg += 360.0;
 223   }
 224 #else
 225   double hdg = stationweather.get_wind_from_heading_deg();
 226 #endif
 227
 228   FGRunway runway;
 229   if ( runways.search( ident, int(hdg), &runway) ) {
 230     active_runway = runway.rwy_no;
 231     active_rw_hdg = runway.heading;
 232     //cout << "Active runway is: " << active_runway << "  heading = "
 233     // << active_rw_hdg << endl;
 234   }
 235   else cout << "FGRunways search failed" << endl;
 236
 237 }
 238
 239 // ========================================================================
 240 // update infos about plane
 241 // ========================================================================
 242 void FGApproach::update_plane_dat() {
 243
 244   //cout << "Update Approach " << ident << "   " << num_planes << " registered" << endl;
 245   // update plane positions
 246   for (int i=0; i<num_planes; i++) {
 247     planes[i].lon = lon_node->getDoubleValue();
 248     planes[i].lat = lat_node->getDoubleValue();
 249     planes[i].alt = elev_node->getDoubleValue();
 250 //    Point3D aircraft = sgGeodToCart( Point3D(planes[i].lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,
 251 //                                           planes[i].lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,
 252 //                                           planes[i].alt*SG_FEET_TO_METER) );
 253     double course, distance;
 254     calc_gc_course_dist(Point3D(lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, 0.0),
 255                         Point3D(planes[i].lon*SGD_DEGREES_TO_RADIANS,planes[i].lat*SGD_DEGREES_TO_RADIANS, 0.0 ),
 256                         &course, &distance);
 257     planes[i].dist = distance/SG_NM_TO_METER;
 258     planes[i].brg  = 360.0-course*SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 259
 260     //cout << "Plane Id: " << planes[i].ident << "  Distance to " << ident
 261     //<< " is " << planes[i].dist << " m" << endl;
 262
 263     //if (first) {
 264     //transmission = ident;
 265     //globals->get_ATC_display()->RegisterRepeatingMessage(transmission);
 266     //first = false;
 267     //}
 268   }
 269 }
 270
 271 // =======================================================================
 272 // Add plane to Approach list
 273 // =======================================================================
 274 void FGApproach::AddPlane(string pid) {
 275   for ( int i=0; i<num_planes; i++) {
 276     if ( planes[i].ident == pid) {
 277       //cout << "Plane already registered: " << ident << " " << num_planes << endl;
 278       return;
 279     }
 280   }
 281   planes[num_planes].ident = pid;
 282   ++num_planes;
 283   //cout << "Plane added to list: " << ident << " " << num_planes << endl;
 284   return;
 285 }
 286
 287 // ========================================================================
 288 // closest distance between a point and a straigt line in 2 dim.
 289 // ========================================================================
 290 double FGApproach::calc_psl_dist(const double &h1, const double &d1,
 291                                  const double &h2, const double &d2,
 292                                  const double &h3)
 293 {
 294   double a1 = h1 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 295   double a2 = h2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 296   double a3 = h3 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 297   double x1 = cos(a1) * d1;
 298   double y1 = sin(a1) * d1;
 299   double x2 = cos(a2) * d2;
 300   double y2 = sin(a2) * d2;
 301   double x3 = cos(a3);
 302   double y3 = sin(a3);
 303
 304   // formula: dis = sqrt( (v1-v2)**2 - ((v1-v2)*v3)**2 ); vi = (xi,yi)
 305   double val1   = (x1-x2)*(x1-x2) + (y1-y2)*(y1-y2);
 306   double val2   = ((x1-x2)*x3 + (y1-y2)*y3) * ((x1-x2)*x3 + (y1-y2)*y3);
 307   double dis    = val1 - val2;
 308   // now get sign for offset
 309   //cout << x1 << " " << x2 << " " << y1 << " " << y2 << " "
 310   //     << x3 << " " << y3 << " "
 311   //     << val1 << " " << val2 << " " << dis << endl;
 312   x3 *= sqrt(val2);
 313   y3 *= sqrt(val2);
 314   if ( x3*(x1-x2) < 0.0 && y3*(y1-y2) < 0.0) {
 315     x3 *= -1.0;
 316     y3 *= -1.0;
 317   }
 318   //cout << x3 << " " << y3 << endl;
 319   double dis1   = x1-x2-x3;
 320   double dis2   = y1-y2-y3;
 321   dis = sqrt(dis);
 322   if (atan2(dis2,dis1) < a3) dis *= -1.0;
 323   //cout << dis1 << " " << dis2 << " " << atan2(dis2,dis1)*SGD_RADIANS_TO_DEGREES << " " << h3
 324   //     << " " << sqrt(dis1*dis1 + dis2*dis2) << " " << dis << endl;
 325   //cout << atan2(dis2,dis1)*SGD_RADIANS_TO_DEGREES << " " << dis << endl;
 326
 327   return dis;
 328 }
 329
 330 // ========================================================================
 331 // get heading and distance between two points; point1 ---> point2
 332 // ========================================================================
 333 void FGApproach::calc_hd_course_dist(const double &h1, const double &d1,
 334                                      const double &h2, const double &d2,
 335                                      double *course, double *dist)
 336 {
 337   double a1 = h1 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 338   double a2 = h2 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 339   double x1 = cos(a1) * d1;
 340   double y1 = sin(a1) * d1;
 341   double x2 = cos(a2) * d2;
 342   double y2 = sin(a2) * d2;
 343
 344   *dist   = sqrt( (y2-y1)*(y2-y1) + (x2-x1)*(x2-x1) );
 345   *course = atan2( (y2-y1), (x2-x1) ) * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 346   if ( *course < 0 ) *course = *course+360;
 347   //cout << x1 << " " << y1 << " " << x2 << " " << y2 << " " << *dist << " " << *course << endl;
 348 }
 349
 350
 351
 352 int FGApproach::RemovePlane() {
 353
 354   // first check if anything has to be done
 355   int i;
 356   bool rmplane = false;
 357   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 358     if (planes[i].dist > range*SG_NM_TO_METER) {
 359       rmplane = true;
 360       break;
 361     }
 362   }
 363   if (!rmplane) return num_planes;
 364
 365   // now make a copy of the plane list
 366   PlaneApp tmp[max_planes];
 367   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 368     tmp[i] = planes[i];
 369   }
 370
 371   int np = 0;
 372   // now check which planes are still in range
 373   for (i=0; i<num_planes; i++) {
 374     if (tmp[i].dist <= range*SG_NM_TO_METER) {
 375       planes[np] = tmp[i];
 376       np += 1;
 377     }
 378   }
 379   num_planes = np;
 380   return num_planes;
 381 }