]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/ATC/tower.hxx
Daniyar ATADJANOV:
[flightgear.git] / src / ATC / tower.hxx
1 // FGTower - a class to provide tower control at towered airports.
2 //
3 // Written by David Luff, started March 2002.
4 //
5 // Copyright (C) 2002  David C. Luff - david.luff@nottingham.ac.uk
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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
20
21 #ifndef _FG_TOWER_HXX
22 #define _FG_TOWER_HXX
23
24 #include <simgear/compiler.h>
25 #include <simgear/math/point3d.hxx>
26 #include <simgear/misc/sgstream.hxx>
27 #include <plib/sg.h>
28
29 #include STL_IOSTREAM
30 #include STL_STRING
31
32 SG_USING_STD(string);
33 SG_USING_STD(ios);
34
35 #include "ATC.hxx"
36 #include "ATCProjection.hxx"
37 #include "AIPlane.hxx"
38
39 class FGATCMgr;
40 class FGGround;
41
42 //DCL - a complete guess for now.
43 #define FG_TOWER_DEFAULT_RANGE 30
44
45 enum tower_traffic_type {
46         CIRCUIT,
47         INBOUND,        // CIRCUIT traffic gets changed to INBOUND when on final of the full-stop circuit.
48         OUTBOUND,
49         TTT_UNKNOWN,    // departure, but we don't know if for circuits or leaving properly
50         STRAIGHT_IN
51 };
52
53 ostream& operator << (ostream& os, tower_traffic_type ttt);
54
55 enum tower_callback_type {
56         USER_REQUEST_VFR_DEPARTURE = 1,
57         USER_REQUEST_VFR_ARRIVAL = 2,
58         USER_REQUEST_VFR_ARRIVAL_FULL_STOP = 3,
59         USER_REQUEST_VFR_ARRIVAL_TOUCH_AND_GO = 4,
60         USER_REPORT_3_MILE_FINAL = 5,
61         USER_REPORT_DOWNWIND = 6,
62         USER_REPORT_RWY_VACATED = 7,
63         USER_REPORT_GOING_AROUND = 8,
64         USER_REQUEST_TAKE_OFF = 9
65 };
66
67 // TODO - need some differentiation of IFR and VFR traffic in order to give the former priority.
68
69 // Structure for holding details of a plane under tower control.
70 // Not fixed yet - may include more stuff later.
71 class TowerPlaneRec {
72         
73 public:
74         
75         TowerPlaneRec();
76         TowerPlaneRec(const PlaneRec& p);
77         TowerPlaneRec(const Point3D& pt);
78         TowerPlaneRec(const PlaneRec& p, const Point3D& pt);
79         
80         FGAIPlane* planePtr;    // This might move to the planeRec eventually
81         PlaneRec plane;
82         
83         Point3D pos;
84         double eta;             // seconds
85         double dist_out;        // meters from theshold
86         bool clearedToLand;
87         bool clearedToLineUp;
88         bool clearedToTakeOff;
89         // ought to add time cleared to depart so we can nag if necessary
90         bool holdShortReported;
91         bool lineUpReported;
92         bool downwindReported;
93         bool longFinalReported;
94         bool longFinalAcknowledged;
95         bool finalReported;
96         bool finalAcknowledged;
97         bool rwyVacatedReported;
98         bool rwyVacatedAcknowledged;
99         bool goAroundReported;          // set true if plane informs tower that it's going around.
100         bool instructedToGoAround;      // set true if plane told by tower to go around.
101         bool onRwy;             // is physically on the runway
102         bool nextOnRwy;         // currently projected by tower to be the next on the runway
103         bool gearWasUp;          // Tell to ATC about gear
104         bool gearUpReported;     // Tell to pilot about landing gear
105         
106         bool vfrArrivalReported;
107         bool vfrArrivalAcknowledged;
108
109         // Type of operation the plane is doing
110         tower_traffic_type opType;
111         
112         // Whereabouts in circuit if doing circuits
113         PatternLeg leg;
114         
115         LandingType landingType;
116         bool isUser;    // true if this plane is the user
117 };
118
119
120 typedef list < TowerPlaneRec* > tower_plane_rec_list_type;
121 typedef tower_plane_rec_list_type::iterator tower_plane_rec_list_iterator;
122 typedef tower_plane_rec_list_type::const_iterator tower_plane_rec_list_const_iterator;
123
124
125 class FGTower : public FGATC {
126
127 public:
128         
129         FGTower();
130         ~FGTower();
131         
132         void Init();
133         
134         void Update(double dt);
135         
136         void ReceiveUserCallback(int code);
137
138         // Contact tower for VFR approach
139         // eg "Cessna Charlie Foxtrot Golf Foxtrot Sierra eight miles South of the airport for full stop with Bravo"
140         // This function probably only called via user interaction - AI planes will have an overloaded function taking a planerec.
141         void VFRArrivalContact(const string& ID, const LandingType& opt = AIP_LT_UNKNOWN);
142         // For the AI planes...
143         void VFRArrivalContact(const PlaneRec& plane, FGAIPlane* requestee, const LandingType& lt = AIP_LT_UNKNOWN);
144         
145         void RequestDepartureClearance(const string& ID);
146         void RequestTakeOffClearance(const string& ID);
147         void ReportFinal(const string& ID);
148         void ReportLongFinal(const string& ID);
149         void ReportOuterMarker(const string& ID);
150         void ReportMiddleMarker(const string& ID);
151         void ReportInnerMarker(const string& ID);
152         void ReportRunwayVacated(const string& ID);
153         void ReportReadyForDeparture(const string& ID);
154         void ReportDownwind(const string& ID);
155         void ReportGoingAround(const string& ID);
156         
157         // Contact tower when at a hold short for departure - for now we'll assume plane - maybe vehicles might want to cross runway eventually?
158         void ContactAtHoldShort(const PlaneRec& plane, FGAIPlane* requestee, tower_traffic_type operation);
159         
160         // Register the presence of an AI plane at a point where contact would already have been made in real life
161         // CAUTION - currently it is assumed that this plane's callsign is unique - it is up to AIMgr to generate unique callsigns.
162         void RegisterAIPlane(const PlaneRec& plane, FGAIPlane* ai, const tower_traffic_type& op, const PatternLeg& lg = LEG_UNKNOWN);
163         
164         // Deregister and remove an AI plane.
165         void DeregisterAIPlane(const string& id);
166         
167         // Public interface to the active runway - this will get more complex 
168         // in the future and consider multi-runway use, airplane weight etc.
169         inline const string& GetActiveRunway() const { return activeRwy; }
170         inline const RunwayDetails& GetActiveRunwayDetails() const { return rwy; }
171         // Get the pattern direction of the active rwy.
172         inline int GetPatternDirection() const { return rwy.patternDirection; }
173         
174         inline const string& get_trans_ident() const { return trans_ident; }
175         
176         inline FGGround* const GetGroundPtr() const { return ground; }
177         
178         // Returns true if positions of crosswind/downwind/base leg turns should be constrained by previous traffic
179         // plus the constraint position as a rwy orientated orthopos (meters)
180         bool GetCrosswindConstraint(double& cpos);
181         bool GetDownwindConstraint(double& dpos);
182         bool GetBaseConstraint(double& bpos);
183         
184         string GenText(const string& m, int c);
185         string GetWeather();
186         string GetATISID();
187
188 private:
189         FGATCMgr* ATCmgr;
190         // This is purely for synactic convienience to avoid writing globals->get_ATC_mgr()-> all through the code!
191         
192         // Respond to a transmission
193         void Respond();
194         
195         void ProcessRunwayVacatedReport(TowerPlaneRec* t);
196         void ProcessDownwindReport(TowerPlaneRec* t);
197         
198         // Remove all options from the user dialog choice
199         void RemoveAllUserDialogOptions();
200         
201         // Periodic checks on the various traffic.
202         void CheckHoldList(double dt);
203         void CheckCircuitList(double dt);
204         void CheckRunwayList(double dt);
205         void CheckApproachList(double dt);
206         void CheckDepartureList(double dt);
207         
208         // Currently this assumes we *are* next on the runway and doesn't check for planes about to land - 
209         // this should be done prior to calling this function.
210         void ClearHoldingPlane(TowerPlaneRec* t);
211         
212         // Find a pointer to plane of callsign ID within the internal data structures
213         TowerPlaneRec* FindPlane(const string& ID);
214         
215         // Remove and delete all instances of a plane with a given ID
216         void RemovePlane(const string& ID);
217         
218         // Figure out if a given position lies on the active runway
219         // Might have to change when we consider more than one active rwy.
220         bool OnActiveRunway(const Point3D& pt);
221         
222         // Figure out if a given position lies on a runway or not
223         bool OnAnyRunway(const Point3D& pt, bool onGround);
224         
225         // Calculate the eta of a plane to the threshold.
226         // For ground traffic this is the fastest they can get there.
227         // For air traffic this is the middle approximation.
228         void CalcETA(TowerPlaneRec* tpr, bool printout = false);
229         
230         // Iterate through all the lists and call CalcETA for all the planes.
231         void doThresholdETACalc();
232         
233         // Order the list of traffic as per expected threshold use and flag any conflicts
234         bool doThresholdUseOrder();
235         
236         // Calculate the crow-flys distance of a plane to the threshold in meters
237         double CalcDistOutM(TowerPlaneRec* tpr);
238
239         // Calculate the crow-flys distance of a plane to the threshold in miles
240         double CalcDistOutMiles(TowerPlaneRec* tpr);
241         
242         /*
243         void doCommunication();
244         */
245         
246         void IssueLandingClearance(TowerPlaneRec* tpr);
247         void IssueGoAround(TowerPlaneRec* tpr);
248         void IssueDepartureClearance(TowerPlaneRec* tpr);
249         
250         unsigned int update_count;      // Convienince counter for speading computational load over several updates
251         unsigned int update_count_max;  // ditto.
252         
253         double timeSinceLastDeparture;  // Time in seconds since last departure from active rwy.
254         bool departed;  // set true when the above needs incrementing with time, false when it doesn't.
255         
256         // environment - need to make sure we're getting the surface winds and not winds aloft.
257         SGPropertyNode_ptr wind_from_hdg;       //degrees
258         SGPropertyNode_ptr wind_speed_knots;            //knots
259         
260         double aptElev;         // Airport elevation
261         string activeRwy;       // Active runway number - For now we'll disregard multiple / alternate runway operation.
262         RunwayDetails rwy;      // Assumed to be the active one for now.
263         bool rwyOccupied;       // Active runway occupied flag.  For now we'll disregard land-and-hold-short operations.
264         FGATCAlignedProjection ortho;   // Orthogonal mapping of the local area with the active runway threshold at the origin
265         FGATCAlignedProjection ortho_temp;      // Ortho for any runway (needed to get plane position in airport)
266         
267         // Figure out which runways are active.
268         // For now we'll just be simple and do one active runway - eventually this will get much more complex
269         // This is a private function - public interface to the results of this is through GetActiveRunway
270         void DoRwyDetails();
271         
272         // Need a data structure to hold details of the various active planes
273         // or possibly another data structure with the positions of the inactive planes.
274         // Need a data structure to hold outstanding communications from aircraft.
275         
276         // Linked-list of planes on approach to active rwy ordered with nearest first (timewise).
277         // Includes planes that have landed but not yet vacated runway.
278         // Somewhat analagous to the paper strips used (used to be used?) in real life.
279         // Doesn't include planes in circuit until they turn onto base/final?
280         // TODO - may need to alter this for operation to more than one active rwy.
281         tower_plane_rec_list_type appList;
282         tower_plane_rec_list_iterator appListItr;
283
284         // What should we do with planes approaching the airport to join the circuit somewhere
285         // but not on straight-in though? - put them in here for now.   
286         tower_plane_rec_list_type circuitAppList;
287         tower_plane_rec_list_iterator circuitAppListItr;
288         
289         // List of departed planes (planes doing circuits go into circuitList not depList after departure)
290         tower_plane_rec_list_type depList;
291         tower_plane_rec_list_iterator depListItr;
292         
293         // List of planes in the circuit (ordered by nearest to landing first)
294         tower_plane_rec_list_type circuitList;
295         tower_plane_rec_list_iterator circuitListItr;
296         
297         // List of planes waiting to depart
298         tower_plane_rec_list_type holdList;
299         tower_plane_rec_list_iterator holdListItr;
300                 
301         // List of planes on rwy
302         tower_plane_rec_list_type rwyList;
303         tower_plane_rec_list_iterator rwyListItr;
304
305         // List of all planes due to use a given rwy arranged in projected order of rwy use
306         tower_plane_rec_list_type trafficList;  // TODO - needs to be expandable to more than one rwy
307         tower_plane_rec_list_iterator trafficListItr;
308         
309         // List of planes that have vacated the runway inbound but not yet handed off to ground
310         tower_plane_rec_list_type vacatedList;
311         tower_plane_rec_list_iterator vacatedListItr;
312         
313         // Returns true if successful
314         bool RemoveFromTrafficList(const string& id);
315         bool RemoveFromAppList(const string& id);
316         bool RemoveFromRwyList(const string& id);
317         
318         // Return the ETA of plane no. list_pos (1-based) in the traffic list.
319         // i.e. list_pos = 1 implies next to use runway.
320         double GetTrafficETA(unsigned int list_pos, bool printout = false);
321         
322         // Add a tower plane rec with ETA to the traffic list in the correct position ETA-wise.
323         // Returns true if this could cause a threshold ETA conflict with other traffic, false otherwise.
324         bool AddToTrafficList(TowerPlaneRec* t, bool holding = false);
325         
326         bool AddToCircuitList(TowerPlaneRec* t);
327         
328         // Add to vacated list only if not already present
329         void AddToVacatedList(TowerPlaneRec* t);
330         
331         void AddToHoldingList(TowerPlaneRec* t);
332
333         // Ground can be separate or handled by tower in real life.
334         // In the program we will always use a separate FGGround class, but we need to know
335         // whether it is supposed to be separate or not to give the correct instructions.
336         bool separateGround;    // true if ground control is separate
337         FGGround* ground;       // The ground control associated with this airport.
338         
339         bool _departureControlled;      // true if we need to hand off departing traffic to departure control
340         //FGDeparture* _departure;      // The relevant departure control (once we've actually written it!)
341         
342         // for failure modeling
343         string trans_ident;             // transmitted ident
344         bool tower_failed;              // tower failed?
345         
346         // Pointers to current users position and orientation
347         SGPropertyNode_ptr user_lon_node;
348         SGPropertyNode_ptr user_lat_node;
349         SGPropertyNode_ptr user_elev_node;
350         SGPropertyNode_ptr user_hdg_node;
351         
352         // Details of the general traffic flow etc in the circuit
353         double crosswind_leg_pos;       // Distance from threshold crosswind leg is being turned to in meters (actual operation - *not* ideal circuit)
354         double downwind_leg_pos;        // Actual offset distance in meters from the runway that planes are flying the downwind leg
355         // Currently not sure whether the above should be always +ve or just take the natural orthopos sign (+ve for RH circuit, -ve for LH).
356         double base_leg_pos;            // Actual offset distance from the threshold (-ve) that planes are turning to base leg.
357         
358         double nominal_crosswind_leg_pos;
359         double nominal_downwind_leg_pos;
360         double nominal_base_leg_pos;
361         
362         friend istream& operator>> ( istream&, FGTower& );
363 };
364
365 #endif  //_FG_TOWER_HXX