src/FDM/JSBSim/FGPosition.cpp

   1 /*******************************************************************************
   2
   3  Module:       FGPosition.cpp
   4  Author:       Jon S. Berndt
   5  Date started: 01/05/99
   6  Purpose:      Integrate the EOM to determine instantaneous position
   7  Called by:    FGFDMExec
   8
   9  ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
  10
  11  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  12  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  13  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  14  version.
  15
  16  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  18  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  19  details.
  20
  21  You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  22  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  23  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  24
  25  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  26  the world wide web at http://www.gnu.org.
  27
  28 FUNCTIONAL DESCRIPTION
  29 --------------------------------------------------------------------------------
  30 This class encapsulates the integration of rates and accelerations to get the
  31 current position of the aircraft.
  32
  33 HISTORY
  34 --------------------------------------------------------------------------------
  35 01/05/99   JSB   Created
  36
  37 ********************************************************************************
  38 COMMENTS, REFERENCES,  and NOTES
  39 ********************************************************************************
  40 [1] Cooke, Zyda, Pratt, and McGhee, "NPSNET: Flight Simulation Dynamic Modeling
  41     Using Quaternions", Presence, Vol. 1, No. 4, pp. 404-420  Naval Postgraduate
  42     School, January 1994
  43 [2] D. M. Henderson, "Euler Angles, Quaternions, and Transformation Matrices",
  44     JSC 12960, July 1977
  45 [3] Richard E. McFarland, "A Standard Kinematic Model for Flight Simulation at
  46     NASA-Ames", NASA CR-2497, January 1975
  47 [4] Barnes W. McCormick, "Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics",
  48     Wiley & Sons, 1979 ISBN 0-471-03032-5
  49 [5] Bernard Etkin, "Dynamics of Flight, Stability and Control", Wiley & Sons,
  50     1982 ISBN 0-471-08936-2
  51
  52 ********************************************************************************
  53 INCLUDES
  54 *******************************************************************************/
  55
  56 #ifdef FGFS
  57 #  include <simgear/compiler.h>
  58 #  ifdef FG_HAVE_STD_INCLUDES
  59 #    include <cmath>
  60 #  else
  61 #    include <math.h>
  62 #  endif
  63 #else
  64 #  include <cmath>
  65 #endif
  66
  67 #include "FGPosition.h"
  68 #include "FGAtmosphere.h"
  69 #include "FGState.h"
  70 #include "FGFDMExec.h"
  71 #include "FGFCS.h"
  72 #include "FGAircraft.h"
  73 #include "FGTranslation.h"
  74 #include "FGRotation.h"
  75 #include "FGAuxiliary.h"
  76 #include "FGOutput.h"
  77
  78 /*******************************************************************************
  79 ************************************ CODE **************************************
  80 *******************************************************************************/
  81
  82 extern float globalTriNormal[3];
  83 extern double globalSceneryAltitude;
  84 extern double globalSeaLevelRadius;
  85
  86 FGPosition::FGPosition(FGFDMExec* fdmex) : FGModel(fdmex),
  87     vUVW(3),
  88     vVel(3)
  89 {
  90   Name = "FGPosition";
  91   LongitudeDot = LatitudeDot = RadiusDot = 0.0;
  92   lastLongitudeDot = lastLatitudeDot = lastRadiusDot = 0.0;
  93   Longitude = Latitude = 0.0;
  94   h = 0.0;
  95   Radius = EARTHRAD + h;
  96   gamma=Vt=0.0;
  97   RunwayRadius = EARTHRAD;
  98 }
  99
 100 /******************************************************************************/
 101
 102 FGPosition::~FGPosition(void) {}
 103
 104 /******************************************************************************/
 105
 106 bool FGPosition:: Run(void) {
 107   double cosLat;
 108   double hdot_Vt;
 109
 110   if (!FGModel::Run()) {
 111     GetState();
 112
 113     vVel = State->GetTl2b()*vUVW;
 114
 115     cosLat = cos(Latitude);
 116     if (cosLat != 0) LongitudeDot = vVel(eEast) / (Radius * cosLat);
 117
 118     LatitudeDot = vVel(eNorth) * invRadius;
 119     RadiusDot   = -vVel(eDown);
 120
 121     Longitude += 0.5*dt*rate*(LongitudeDot + lastLongitudeDot);
 122     Latitude  += 0.5*dt*rate*(LatitudeDot + lastLatitudeDot);
 123     Radius    += 0.5*dt*rate*(RadiusDot + lastRadiusDot);
 124
 125     h = Radius - EARTHRAD;                 // Geocentric
 126
 127     DistanceAGL = Radius - RunwayRadius;   // Geocentric
 128
 129     cout << "h: " << h << "  DistanceAGL: " << DistanceAGL << endl;
 130
 131     hoverb = h/b;
 132
 133     if(Vt > 0) {
 134       hdot_Vt=RadiusDot/Vt;
 135       //make sure that -Vt <= hdot <= Vt, which, of course, should always be the case
 136       if(fabs(hdot_Vt) <= 1) gamma= asin(hdot_Vt);
 137     } else
 138       gamma=0.0;
 139
 140     lastLatitudeDot = LatitudeDot;
 141     lastLongitudeDot = LongitudeDot;
 142     lastRadiusDot = RadiusDot;
 143
 144     return false;
 145
 146   } else {
 147     return true;
 148   }
 149 }
 150
 151 /******************************************************************************/
 152
 153 void FGPosition::GetState(void) {
 154   dt = State->Getdt();
 155
 156   vUVW = Translation->GetUVW();
 157   Vt = Translation->GetVt();
 158   invMass = 1.0 / Aircraft->GetMass();
 159   invRadius = 1.0 / (h + EARTHRAD);
 160   Radius = h + EARTHRAD;
 161   b = Aircraft->GetWingSpan();
 162 }
 163