]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - src/ATC/tower.hxx
Start supporting user interaction callbacks and tweak the circuit eta calculation
[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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, 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 <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
28 #include <plib/sg.h>
29 //#include <Airports/runways.hxx>
30
31 #include STL_IOSTREAM
32 #include STL_STRING
33
34 SG_USING_STD(string);
35 SG_USING_STD(ios);
36
37 #include "ATC.hxx"
38 //#include "ATCmgr.hxx"
39 #include "ground.hxx"
40 #include "ATCProjection.hxx"
41 #include "AIPlane.hxx"
42
43 //DCL - a complete guess for now.
44 #define FG_TOWER_DEFAULT_RANGE 30
45
46 enum tower_traffic_type {
47         CIRCUIT,
48         INBOUND,        // CIRCUIT traffic gets changed to INBOUND when on final of the full-stop circuit.
49         OUTBOUND,
50         TTT_UNKNOWN,    // departure, but we don't know if for circuits or leaving properly
51         STRAIGHT_IN
52 };
53
54 ostream& operator << (ostream& os, tower_traffic_type ttt);
55
56 enum tower_callback_type {
57         USER_REQUEST_DEPARTURE = 1,
58         USER_REQUEST_ARRIVAL = 2
59 };
60
61 // TODO - need some differentiation of IFR and VFR traffic in order to give the former priority.
62
63 // Structure for holding details of a plane under tower control.
64 // Not fixed yet - may include more stuff later.
65 class TowerPlaneRec {
66         
67 public:
68         
69         TowerPlaneRec();
70         TowerPlaneRec(PlaneRec p);
71         TowerPlaneRec(Point3D pt);
72         TowerPlaneRec(PlaneRec p, Point3D pt);
73         
74         FGAIPlane* planePtr;    // This might move to the planeRec eventually
75         PlaneRec plane;
76         
77         Point3D pos;
78         double eta;             // seconds
79         double dist_out;        // meters from theshold
80         bool clearedToLand;
81         bool clearedToLineUp;
82         bool clearedToTakeOff;
83         // ought to add time cleared to depart so we can nag if necessary
84         bool holdShortReported;
85         bool downwindReported;
86         bool longFinalReported;
87         bool longFinalAcknowledged;
88         bool finalReported;
89         bool finalAcknowledged;
90         bool instructedToGoAround;      // set true if told by tower to go around
91         bool onRwy;             // is physically on the runway
92         bool nextOnRwy;         // currently projected by tower to be the next on the runway
93
94         // Type of operation the plane is doing
95         tower_traffic_type opType;
96         
97         // Whereabouts in circuit if doing circuits
98         PatternLeg leg;
99         
100         LandingType landingType;
101         
102         bool isUser;    // true if this plane is the user
103 };
104
105
106 typedef list < TowerPlaneRec* > tower_plane_rec_list_type;
107 typedef tower_plane_rec_list_type::iterator tower_plane_rec_list_iterator;
108 typedef tower_plane_rec_list_type::const_iterator tower_plane_rec_list_const_iterator;
109
110
111 class FGTower : public FGATC {
112
113 public:
114         
115         FGTower();
116         ~FGTower();
117         
118         void Init();
119         
120         void Update(double dt);
121         
122         void ReceiveUserCallback(int code);
123
124         void RequestLandingClearance(string ID);
125         void RequestDepartureClearance(string ID);      
126         void ReportFinal(string ID);
127         void ReportLongFinal(string ID);
128         void ReportOuterMarker(string ID);
129         void ReportMiddleMarker(string ID);
130         void ReportInnerMarker(string ID);
131         void ReportGoingAround(string ID);
132         void ReportRunwayVacated(string ID);
133         void ReportReadyForDeparture(string ID);
134         void ReportDownwind(string ID);
135         
136         // Contact tower when at a hold short for departure - for now we'll assume plane - maybe vehicles might want to cross runway eventually?
137         void ContactAtHoldShort(PlaneRec plane, FGAIPlane* requestee, tower_traffic_type operation);
138         
139         // Register the presence of an AI plane at a point where contact would already have been made in real life
140         // CAUTION - currently it is assumed that this plane's callsign is unique - it is up to AIMgr to generate unique callsigns.
141         void RegisterAIPlane(PlaneRec plane, FGAIPlane* ai, tower_traffic_type op, PatternLeg lg = LEG_UNKNOWN);
142         
143         // Public interface to the active runway - this will get more complex 
144         // in the future and consider multi-runway use, airplane weight etc.
145         inline string GetActiveRunway() { return activeRwy; }
146         inline RunwayDetails GetActiveRunwayDetails() { return rwy; }
147         
148         inline void SetDisplay() { display = true; }
149         inline void SetNoDisplay() { display = false; }
150         
151         inline string get_trans_ident() { return trans_ident; }
152         inline atc_type GetType() { return TOWER; }
153         
154         inline FGGround* GetGroundPtr() { return ground; }
155         
156         // Returns true if positions of crosswind/downwind/base leg turns should be constrained by previous traffic
157         // plus the constraint position as a rwy orientated orthopos (meters)
158         bool GetCrosswindConstraint(double& cpos);
159         bool GetDownwindConstraint(double& dpos);
160         bool GetBaseConstraint(double& bpos);
161
162 private:
163         FGATCMgr* ATCmgr;       
164         // This is purely for synactic convienience to avoid writing globals->get_ATC_mgr()-> all through the code!
165         
166         // Respond to a transmission
167         void Respond();
168         
169         void CheckHoldList(double dt);
170
171         void CheckCircuitList(double dt);
172         
173         void CheckRunwayList(double dt);
174
175         void CheckApproachList(double dt);
176         
177         // Currently this assumes we *are* next on the runway and doesn't check for planes about to land - 
178         // this should be done prior to calling this function.
179         void ClearHoldingPlane(TowerPlaneRec* t);
180         
181         // Find a pointer to plane of callsign ID within the internal data structures
182         TowerPlaneRec* FindPlane(string ID);
183         
184         // Figure out if a given position lies on the active runway
185         // Might have to change when we consider more than one active rwy.
186         bool OnActiveRunway(Point3D pt);
187         
188         // Figure out if a given position lies on a runway or not
189         bool OnAnyRunway(Point3D pt);
190         
191         // Calculate the eta of a plane to the threshold.
192         // For ground traffic this is the fastest they can get there.
193         // For air traffic this is the middle approximation.
194         void CalcETA(TowerPlaneRec* tpr, bool printout = false);
195         
196         // Iterate through all the lists and call CalcETA for all the planes.
197         void doThresholdETACalc();
198         
199         // Order the list of traffic as per expected threshold use and flag any conflicts
200         bool doThresholdUseOrder();
201         
202         // Calculate the crow-flys distance of a plane to the threshold in meters
203         double CalcDistOutM(TowerPlaneRec* tpr);
204
205         // Calculate the crow-flys distance of a plane to the threshold in miles
206         double CalcDistOutMiles(TowerPlaneRec* tpr);
207         
208         /*
209         void doCommunication();
210         */
211         
212         void IssueLandingClearance(TowerPlaneRec* tpr);
213         void IssueGoAround(TowerPlaneRec* tpr);
214         void IssueDepartureClearance(TowerPlaneRec* tpr);
215         
216         unsigned int update_count;      // Convienince counter for speading computational load over several updates
217         unsigned int update_count_max;  // ditto.
218         
219         bool display;           // Flag to indicate whether we should be outputting to the ATC display.
220         bool displaying;                // Flag to indicate whether we are outputting to the ATC display.
221         
222         double timeSinceLastDeparture;  // Time in seconds since last departure from active rwy.
223         bool departed;  // set true when the above needs incrementing with time, false when it doesn't.
224         
225         // environment - need to make sure we're getting the surface winds and not winds aloft.
226         SGPropertyNode* wind_from_hdg;  //degrees
227         SGPropertyNode* wind_speed_knots;               //knots
228         
229         double aptElev;         // Airport elevation
230         string activeRwy;       // Active runway number - For now we'll disregard multiple / alternate runway operation.
231         RunwayDetails rwy;      // Assumed to be the active one for now.
232         bool rwyOccupied;       // Active runway occupied flag.  For now we'll disregard land-and-hold-short operations.
233         FGATCAlignedProjection ortho;   // Orthogonal mapping of the local area with the active runway threshold at the origin
234         
235         // Figure out which runways are active.
236         // For now we'll just be simple and do one active runway - eventually this will get much more complex
237         // This is a private function - public interface to the results of this is through GetActiveRunway
238         void DoRwyDetails();
239         
240         // Need a data structure to hold details of the various active planes
241         // or possibly another data structure with the positions of the inactive planes.
242         // Need a data structure to hold outstanding communications from aircraft.
243         
244         // Linked-list of planes on approach to active rwy ordered with nearest first (timewise).
245         // Includes planes that have landed but not yet vacated runway.
246         // Somewhat analagous to the paper strips used (used to be used?) in real life.
247         // Doesn't include planes in circuit until they turn onto base/final?
248         // TODO - may need to alter this for operation to more than one active rwy.
249         tower_plane_rec_list_type appList;
250         tower_plane_rec_list_iterator appListItr;
251
252         // What should we do with planes approaching the airport to join the circuit somewhere
253         // but not on straight-in though? - put them in here for now.   
254         tower_plane_rec_list_type circuitAppList;
255         tower_plane_rec_list_iterator circuitAppListItr;
256         
257         // List of departed planes (planes doing circuits go into circuitList not depList after departure)
258         tower_plane_rec_list_type depList;
259         tower_plane_rec_list_iterator depListItr;
260         
261         // List of planes in the circuit (ordered by nearest to landing first)
262         tower_plane_rec_list_type circuitList;
263         tower_plane_rec_list_iterator circuitListItr;
264         
265         // List of planes waiting to depart
266         tower_plane_rec_list_type holdList;
267         tower_plane_rec_list_iterator holdListItr;
268                 
269         // List of planes on rwy
270         tower_plane_rec_list_type rwyList;
271         tower_plane_rec_list_iterator rwyListItr;
272
273         // List of all planes due to use a given rwy arranged in projected order of rwy use
274         tower_plane_rec_list_type trafficList;  // TODO - needs to be expandable to more than one rwy
275         tower_plane_rec_list_iterator trafficListItr;
276         
277         // Returns true if successful
278         bool RemoveFromTrafficList(string id);
279         
280         // Return the ETA of plane no. list_pos (1-based) in the traffic list.
281         // i.e. list_pos = 1 implies next to use runway.
282         double GetTrafficETA(unsigned int list_pos, bool printout = false);
283         
284         // Add a tower plane rec with ETA to the traffic list in the correct position ETA-wise.
285         // Returns true if this could cause a threshold ETA conflict with other traffic, false otherwise.
286         bool AddToTrafficList(TowerPlaneRec* t, bool holding = false);
287         
288         bool AddToCircuitList(TowerPlaneRec* t);
289
290         // Ground can be separate or handled by tower in real life.
291         // In the program we will always use a separate FGGround class, but we need to know
292         // whether it is supposed to be separate or not to give the correct instructions.
293         bool separateGround;    // true if ground control is separate
294         FGGround* ground;       // The ground control associated with this airport.
295         
296         // for failure modeling
297         string trans_ident;             // transmitted ident
298         bool tower_failed;              // tower failed?
299         
300         // Pointers to current users position and orientation
301         SGPropertyNode* user_lon_node;
302         SGPropertyNode* user_lat_node;
303         SGPropertyNode* user_elev_node;
304         SGPropertyNode* user_hdg_node;
305         
306         // Details of the general traffic flow etc in the circuit
307         double crosswind_leg_pos;       // Distance from threshold crosswind leg is being turned to in meters (actual operation - *not* ideal circuit)
308         double downwind_leg_pos;        // Actual offset distance in meters from the runway that planes are flying the downwind leg
309         // Currently not sure whether the above should be always +ve or just take the natural orthopos sign (+ve for RH circuit, -ve for LH).
310         double base_leg_pos;            // Actual offset distance from the threshold (-ve) that planes are turning to base leg.
311         
312         double nominal_crosswind_leg_pos;
313         double nominal_downwind_leg_pos;
314         double nominal_base_leg_pos;
315         
316         friend istream& operator>> ( istream&, FGTower& );
317 };
318
319 #endif  //_FG_TOWER_HXX