src/FDM/flight.hxx

   1 // flight.hxx -- define shared flight model parameters
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started May 1997.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - http://www.flightgear.org/~curt
   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 // $Id$
  22
  23
  24 #ifndef _FLIGHT_HXX
  25 #define _FLIGHT_HXX
  26
  27
  28 #ifndef __cplusplus
  29 # error This library requires C++
  30 #endif
  31
  32
  33 /* Required get_()
  34
  35    `FGInterface::get_Longitude ()'
  36    `FGInterface::get_Latitude ()'
  37    `FGInterface::get_Altitude ()'
  38    `FGInterface::get_Phi ()'
  39    `FGInterface::get_Theta ()'
  40    `FGInterface::get_Psi ()'
  41    `FGInterface::get_V_equiv_kts ()'
  42
  43    `FGInterface::get_V_north ()'
  44    `FGInterface::get_V_east ()'
  45    `FGInterface::get_V_down ()'
  46
  47    `FGInterface::get_P_Body ()'
  48    `FGInterface::get_Q_Body ()'
  49    `FGInterface::get_R_Body ()'
  50
  51    `FGInterface::get_Gamma_vert_rad ()'
  52    `FGInterface::get_Climb_Rate ()'
  53    `FGInterface::get_Alpha ()'
  54    `FGInterface::get_Beta ()'
  55
  56    `FGInterface::get_Runway_altitude ()'
  57
  58    `FGInterface::get_Lon_geocentric ()'
  59    `FGInterface::get_Lat_geocentric ()'
  60    `FGInterface::get_Sea_level_radius ()'
  61    `FGInterface::get_Earth_position_angle ()'
  62
  63    `FGInterface::get_Latitude_dot()'
  64    `FGInterface::get_Longitude_dot()'
  65    `FGInterface::get_Radius_dot()'
  66
  67    `FGInterface::get_Dx_cg ()'
  68    `FGInterface::get_Dy_cg ()'
  69    `FGInterface::get_Dz_cg ()'
  70
  71    `FGInterface::get_Radius_to_vehicle ()'
  72
  73  */
  74
  75
  76 #include <cmath>
  77
  78 #include <simgear/compiler.h>
  79 #include <simgear/constants.h>
  80 #include <simgear/structure/subsystem_mgr.hxx>
  81 #include <simgear/props/tiedpropertylist.hxx>
  82 #include <FDM/groundcache.hxx>
  83
  84 namespace simgear {
  85 class BVHMaterial;
  86 }
  87
  88 class SGIOChannel;
  89
  90 /**
  91  * A little helper class to update the track if
  92  * the position has changed. In the constructor,
  93  * create a copy of the current position and store
  94  * references to the position object and the track
  95  * variable to update.
  96  * The destructor, called at TrackComputer's end of
  97  * life/visibility, computes the track if the
  98  * position has changed.
  99  */
 100 class TrackComputer {
 101 public:
 102   inline TrackComputer( double & track, double & path, const SGGeod & position ) :
 103     _track( track ),
 104     _path( path ),
 105     _position( position ),
 106     _prevPosition( position ) {
 107   }
 108
 109   inline ~TrackComputer() {
 110     if( _prevPosition == _position ) return;
 111 //    _track = SGGeodesy::courseDeg( _prevPosition, _position );
 112     double d = .0;
 113     double distance = .0;
 114     if( SGGeodesy::inverse( _prevPosition, _position, _track, d, distance ) ) {
 115       d = _position.getElevationM() - _prevPosition.getElevationM();
 116       _path = atan2( d, distance ) * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 117     }
 118   }
 119 private:
 120   double & _track;
 121   double & _path;
 122   const SGGeod & _position;
 123   const SGGeod _prevPosition;
 124 };
 125
 126 // This is based heavily on LaRCsim/ls_generic.h
 127 class FGInterface : public SGSubsystem {
 128
 129 private:
 130
 131     // Has the init() method been called.  This is used to delay
 132     // initialization until scenery can be loaded and we know the true
 133     // ground elevation.
 134     bool inited;
 135
 136     // Have we bound to the property system
 137     bool bound;
 138
 139     double delta_loops;
 140
 141     // periodic update management variable.  This is a scheme to run
 142     // the fdm with a fixed delta-t.  We control how many iteration of
 143     // the fdm to run with the fixed dt based on the elapsed time from
 144     // the last update.  This allows us to maintain sync with the real
 145     // time clock, even though each frame could take a random amount
 146     // of time.  Since "dt" is unlikely to divide evenly into the
 147     // elapse time, we keep track of the remainder and add it into the
 148     // next elapsed time.  This yields a small amount of temporal
 149     // jitter ( < dt ) but in practice seems to work well.
 150
 151     /**
 152      * encapsulate primary flight state. This is packaged so it can be
 153      * (unfortunately) sent directly over the wire by the 'native' FDM
 154      * protocol.
 155      */
 156     struct FlightState
 157     {
 158         // CG position w.r.t. ref. point
 159         SGVec3d d_cg_rp_body_v;
 160
 161         // Accelerations
 162         SGVec3d v_dot_local_v;
 163         SGVec3d v_dot_body_v;
 164         SGVec3d a_cg_body_v;
 165         SGVec3d a_pilot_body_v;
 166         SGVec3d n_cg_body_v;
 167         SGVec3d omega_dot_body_v;
 168
 169         // Velocities
 170         SGVec3d v_local_v;
 171         SGVec3d v_local_rel_ground_v; // V rel w.r.t. earth surface
 172         SGVec3d v_local_airmass_v;    // velocity of airmass (steady winds)
 173         SGVec3d v_body_v;        // ECEF velocities in body axis
 174
 175         SGVec3d omega_body_v;         // Angular B rates
 176         SGVec3d euler_rates_v;
 177         SGVec3d geocentric_rates_v;   // Geocentric linear velocities
 178
 179         // Positions
 180         SGGeod geodetic_position_v;
 181         SGVec3d cartesian_position_v;
 182         SGGeoc geocentric_position_v;
 183         SGVec3d euler_angles_v;
 184
 185         // Normal Load Factor
 186         double nlf;
 187
 188         // Velocities
 189         double v_rel_wind, v_true_kts;
 190         double v_ground_speed, v_equiv_kts;
 191         double v_calibrated_kts;
 192
 193         // Miscellaneious Quantities
 194         double alpha, beta;  // in radians
 195         double gamma_vert_rad;  // Flight path angles
 196         double density, mach_number;
 197         double static_pressure, total_pressure;
 198         double dynamic_pressure;
 199         double static_temperature, total_temperature;
 200         double sea_level_radius, earth_position_angle;
 201         double runway_altitude;
 202         double climb_rate;                // in feet per second
 203         double altitude_agl;
 204         double track;
 205         double path;
 206     };
 207
 208     FlightState _state;
 209
 210     simgear::TiedPropertyList _tiedProperties;
 211
 212     // the ground cache object itself.
 213     FGGroundCache ground_cache;
 214
 215     void set_A_X_pilot(double x)
 216     { _set_Accels_Pilot_Body(x, _state.a_pilot_body_v[1], _state.a_pilot_body_v[2]); }
 217
 218     void set_A_Y_pilot(double y)
 219     { _set_Accels_Pilot_Body(_state.a_pilot_body_v[0], y, _state.a_pilot_body_v[2]); }
 220
 221     void set_A_Z_pilot(double z)
 222     { _set_Accels_Pilot_Body(_state.a_pilot_body_v[0], _state.a_pilot_body_v[1], z); }
 223
 224
 225 protected:
 226
 227     int _calc_multiloop (double dt);
 228
 229 public:
 230
 231                                 // deliberately not virtual so that
 232                                 // FGInterface constructor will call
 233                                 // the right version
 234     void _setup();
 235
 236     void _busdump(void);
 237     void _updatePositionM(const SGVec3d& cartPos);
 238     void _updatePositionFt(const SGVec3d& cartPos) {
 239         _updatePositionM(SG_FEET_TO_METER*cartPos);
 240     }
 241     void _updatePosition(const SGGeod& geod);
 242     void _updatePosition(const SGGeoc& geoc);
 243
 244     void _updateGeodeticPosition( double lat, double lon, double alt );
 245     void _updateGeocentricPosition( double lat_geoc, double lon, double alt );
 246     void _update_ground_elev_at_pos( void );
 247
 248     inline void _set_CG_Position( double dx, double dy, double dz ) {
 249         _state.d_cg_rp_body_v[0] = dx;
 250         _state.d_cg_rp_body_v[1] = dy;
 251         _state.d_cg_rp_body_v[2] = dz;
 252     }
 253     inline void _set_Accels_Local( double north, double east, double down ) {
 254         _state.v_dot_local_v[0] = north;
 255         _state.v_dot_local_v[1] = east;
 256         _state.v_dot_local_v[2] = down;
 257     }
 258     inline void _set_Accels_Body( double u, double v, double w ) {
 259         _state.v_dot_body_v[0] = u;
 260         _state.v_dot_body_v[1] = v;
 261         _state.v_dot_body_v[2] = w;
 262     }
 263     inline void _set_Accels_CG_Body( double x, double y, double z ) {
 264         _state.a_cg_body_v[0] = x;
 265         _state.a_cg_body_v[1] = y;
 266         _state.a_cg_body_v[2] = z;
 267     }
 268     inline void _set_Accels_Pilot_Body( double x, double y, double z ) {
 269         _state.a_pilot_body_v[0] = x;
 270         _state.a_pilot_body_v[1] = y;
 271         _state.a_pilot_body_v[2] = z;
 272     }
 273     inline void _set_Accels_CG_Body_N( double x, double y, double z ) {
 274         _state.n_cg_body_v[0] = x;
 275         _state.n_cg_body_v[1] = y;
 276         _state.n_cg_body_v[2] = z;
 277     }
 278     void _set_Nlf(double n) { _state.nlf=n;  }
 279     inline void _set_Velocities_Local( double north, double east, double down ){
 280         _state.v_local_v[0] = north;
 281         _state.v_local_v[1] = east;
 282         _state.v_local_v[2] = down;
 283     }
 284     inline void _set_Velocities_Ground(double north, double east, double down) {
 285         _state.v_local_rel_ground_v[0] = north;
 286         _state.v_local_rel_ground_v[1] = east;
 287         _state.v_local_rel_ground_v[2] = down;
 288     }
 289     inline void _set_Velocities_Local_Airmass( double north, double east,
 290                                               double down)
 291     {
 292         _state.v_local_airmass_v[0] = north;
 293         _state.v_local_airmass_v[1] = east;
 294         _state.v_local_airmass_v[2] = down;
 295     }
 296     inline void _set_Velocities_Body( double u, double v, double w) {
 297         _state.v_body_v[0] = u;
 298         _state.v_body_v[1] = v;
 299         _state.v_body_v[2] = w;
 300     }
 301     inline void _set_V_rel_wind(double vt) { _state.v_rel_wind = vt; }
 302     inline void _set_V_ground_speed( double v) { _state.v_ground_speed = v; }
 303     inline void _set_V_equiv_kts( double kts ) { _state.v_equiv_kts = kts; }
 304     inline void _set_V_calibrated_kts( double kts ) { _state.v_calibrated_kts = kts; }
 305     inline void _set_Omega_Body( double p, double q, double r ) {
 306         _state.omega_body_v[0] = p;
 307         _state.omega_body_v[1] = q;
 308         _state.omega_body_v[2] = r;
 309     }
 310     inline void _set_Euler_Rates( double phi, double theta, double psi ) {
 311         _state.euler_rates_v[0] = phi;
 312         _state.euler_rates_v[1] = theta;
 313         _state.euler_rates_v[2] = psi;
 314     }
 315
 316     void set_Phi_dot_degps(double x)
 317     {
 318       _state.euler_rates_v[0] = x * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 319     }
 320
 321     void set_Theta_dot_degps(double x)
 322     {
 323       _state.euler_rates_v[1] = x * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 324     }
 325
 326     void set_Psi_dot_degps(double x)
 327     {
 328       _state.euler_rates_v[2] = x * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 329     }
 330
 331     inline void _set_Geocentric_Rates( double lat, double lon, double rad ) {
 332         _state.geocentric_rates_v[0] = lat;
 333         _state.geocentric_rates_v[1] = lon;
 334         _state.geocentric_rates_v[2] = rad;
 335     }
 336     inline void _set_Geocentric_Position( double lat, double lon, double rad ) {
 337         _state.geocentric_position_v.setLatitudeRad(lat);
 338         _state.geocentric_position_v.setLongitudeRad(lon);
 339         _state.geocentric_position_v.setRadiusFt(rad);
 340     }
 341 /*  Don't call _set_L[at|ong]itude() directly, use _set_Geodetic_Position() instead.
 342     These methods can't update the track.
 343  *
 344     inline void _set_Latitude(double lat) {
 345         geodetic_position_v.setLatitudeRad(lat);
 346     }
 347     inline void _set_Longitude(double lon) {
 348         geodetic_position_v.setLongitudeRad(lon);
 349     }
 350 */
 351     inline void _set_Altitude(double altitude) {
 352         _state.geodetic_position_v.setElevationFt(altitude);
 353     }
 354     inline void _set_Altitude_AGL(double agl) {
 355         _state.altitude_agl = agl;
 356     }
 357     inline void _set_Geodetic_Position( double lat, double lon ) {
 358         _set_Geodetic_Position( lat, lon, _state.geodetic_position_v.getElevationFt());
 359     }
 360     inline void _set_Geodetic_Position( double lat, double lon, double alt ) {
 361         TrackComputer tracker( _state.track, _state.path, _state.geodetic_position_v );
 362         _state.geodetic_position_v.setLatitudeRad(lat);
 363         _state.geodetic_position_v.setLongitudeRad(lon);
 364         _state.geodetic_position_v.setElevationFt(alt);
 365     }
 366     inline void _set_Euler_Angles( double phi, double theta, double psi ) {
 367         _state.euler_angles_v[0] = phi;
 368         _state.euler_angles_v[1] = theta;
 369         _state.euler_angles_v[2] = psi;
 370     }
 371     // FIXME, for compatibility with JSBSim
 372     inline void _set_T_Local_to_Body( int i, int j, double value) { }
 373     inline void _set_Alpha( double a ) { _state.alpha = a; }
 374     inline void _set_Beta( double b ) { _state.beta = b; }
 375
 376     inline void set_Alpha_deg( double a ) { _state.alpha = a * SGD_DEGREES_TO_RADIANS; }
 377
 378     inline void _set_Gamma_vert_rad( double gv ) { _state.gamma_vert_rad = gv; }
 379     inline void _set_Density( double d ) { _state.density = d; }
 380     inline void _set_Mach_number( double m ) { _state.mach_number = m; }
 381     inline void _set_Static_pressure( double sp ) { _state.static_pressure = sp; }
 382     inline void _set_Static_temperature( double t ) { _state.static_temperature = t; }
 383     inline void _set_Total_temperature( double tat ) { _state.total_temperature = tat; } //JW
 384     inline void _set_Sea_level_radius( double r ) { _state.sea_level_radius = r; }
 385     inline void _set_Earth_position_angle(double a) {_state.earth_position_angle = a; }
 386     inline void _set_Runway_altitude( double alt ) { _state.runway_altitude = alt; }
 387     inline void _set_Climb_Rate(double rate) { _state.climb_rate = rate; }
 388
 389 public:
 390
 391     FGInterface();
 392     FGInterface( double dt );
 393     virtual ~FGInterface();
 394
 395     virtual void init ();
 396     virtual void bind ();
 397     virtual void unbind ();
 398     virtual void update(double dt);
 399     virtual bool ToggleDataLogging(bool state) { return false; }
 400     virtual bool ToggleDataLogging(void) { return false; }
 401
 402     bool readState(SGIOChannel* io);
 403     bool writeState(SGIOChannel* io);
 404
 405     // Define the various supported flight models (many not yet implemented)
 406     enum {
 407         // Magic Carpet mode
 408         FG_MAGICCARPET = 0,
 409
 410         // The NASA LaRCsim (Navion) flight model
 411         FG_LARCSIM = 1,
 412
 413         // Jon S. Berndt's new FDM written from the ground up in C++
 414         FG_JSBSIM = 2,
 415
 416         // Christian's hot air balloon simulation
 417         FG_BALLOONSIM = 3,
 418
 419         // Aeronautical DEvelopment AGEncy, Bangalore India
 420         FG_ADA = 4,
 421
 422         // The following aren't implemented but are here to spark
 423         // thoughts and discussions, and maybe even action.
 424         FG_ACM = 5,
 425         FG_SUPER_SONIC = 6,
 426         FG_HELICOPTER = 7,
 427         FG_AUTOGYRO = 8,
 428         FG_PARACHUTE = 9,
 429
 430         // Driven externally via a serial port, net, file, etc.
 431         FG_EXTERNAL = 10
 432     };
 433
 434     // initialization
 435     inline bool get_inited() const { return inited; }
 436     inline void set_inited( bool value ) { inited = value; }
 437
 438     inline bool get_bound() const { return bound; }
 439
 440     //perform initializion that is common to all FDM's
 441     void common_init();
 442
 443     // Positions
 444     virtual void set_Latitude(double lat);       // geocentric
 445     virtual void set_Longitude(double lon);
 446     virtual void set_Altitude(double alt);  // triggers re-calc of AGL altitude
 447     virtual void set_AltitudeAGL(double altagl); // and vice-versa
 448     virtual void set_Latitude_deg (double lat) {
 449       set_Latitude(lat * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 450     }
 451     virtual void set_Longitude_deg (double lon) {
 452       set_Longitude(lon * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 453     }
 454
 455     // Speeds -- setting any of these will trigger a re-calc of the rest
 456     virtual void set_V_calibrated_kts(double vc);
 457     virtual void set_Mach_number(double mach);
 458     virtual void set_Velocities_Local( double north, double east, double down );
 459     inline void set_V_north (double north) {
 460       set_Velocities_Local(north, _state.v_local_v[1], _state.v_local_v[2]);
 461     }
 462     inline void set_V_east (double east) {
 463       set_Velocities_Local(_state.v_local_v[0], east, _state.v_local_v[2]);
 464     }
 465     inline void set_V_down (double down) {
 466       set_Velocities_Local(_state.v_local_v[0], _state.v_local_v[1], down);
 467     }
 468     virtual void set_Velocities_Body( double u, double v, double w);
 469     virtual void set_uBody (double uBody) {
 470       set_Velocities_Body(uBody, _state.v_body_v[1], _state.v_body_v[2]);
 471     }
 472     virtual void set_vBody (double vBody) {
 473       set_Velocities_Body(_state.v_body_v[0], vBody, _state.v_body_v[2]);
 474     }
 475     virtual void set_wBody (double wBody) {
 476       set_Velocities_Body(_state.v_body_v[0], _state.v_body_v[1], wBody);
 477     }
 478
 479     // Euler angles
 480     virtual void set_Euler_Angles( double phi, double theta, double psi );
 481     virtual void set_Phi (double phi) {
 482       set_Euler_Angles(phi, get_Theta(), get_Psi());
 483     }
 484     virtual void set_Theta (double theta) {
 485       set_Euler_Angles(get_Phi(), theta, get_Psi());
 486     }
 487     virtual void set_Psi (double psi) {
 488       set_Euler_Angles(get_Phi(), get_Theta(), psi);
 489     }
 490     virtual void set_Phi_deg (double phi) {
 491       set_Phi(phi * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 492     }
 493     virtual void set_Theta_deg (double theta) {
 494       set_Theta(theta * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 495     }
 496     virtual void set_Psi_deg (double psi) {
 497       set_Psi(psi * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 498     }
 499
 500     // Flight Path
 501     virtual void set_Climb_Rate( double roc);
 502     virtual void set_Gamma_vert_rad( double gamma);
 503
 504     // Earth
 505
 506     virtual void set_Static_pressure(double p);
 507     virtual void set_Static_temperature(double T);
 508     virtual void set_Density(double rho);
 509
 510     virtual void set_Velocities_Local_Airmass (double wnorth,
 511                                                double weast,
 512                                                double wdown );
 513
 514     // ========== Mass properties and geometry values ==========
 515
 516     // CG position w.r.t. ref. point
 517     inline double get_Dx_cg() const { return _state.d_cg_rp_body_v[0]; }
 518     inline double get_Dy_cg() const { return _state.d_cg_rp_body_v[1]; }
 519     inline double get_Dz_cg() const { return _state.d_cg_rp_body_v[2]; }
 520
 521     // ========== Accelerations ==========
 522
 523     inline double get_V_dot_north() const { return _state.v_dot_local_v[0]; }
 524     inline double get_V_dot_east() const { return _state.v_dot_local_v[1]; }
 525     inline double get_V_dot_down() const { return _state.v_dot_local_v[2]; }
 526
 527     inline double get_U_dot_body() const { return _state.v_dot_body_v[0]; }
 528     inline double get_V_dot_body() const { return _state.v_dot_body_v[1]; }
 529     inline double get_W_dot_body() const { return _state.v_dot_body_v[2]; }
 530
 531     inline double get_A_X_cg() const { return _state.a_cg_body_v[0]; }
 532     inline double get_A_Y_cg() const { return _state.a_cg_body_v[1]; }
 533     inline double get_A_Z_cg() const { return _state.a_cg_body_v[2]; }
 534
 535     inline double get_A_X_pilot() const { return _state.a_pilot_body_v[0]; }
 536     inline double get_A_Y_pilot() const { return _state.a_pilot_body_v[1]; }
 537     inline double get_A_Z_pilot() const { return _state.a_pilot_body_v[2]; }
 538
 539     inline double get_N_X_cg() const { return _state.n_cg_body_v[0]; }
 540     inline double get_N_Y_cg() const { return _state.n_cg_body_v[1]; }
 541     inline double get_N_Z_cg() const { return _state.n_cg_body_v[2]; }
 542
 543     inline double get_Nlf(void) const { return _state.nlf; }
 544
 545     // ========== Velocities ==========
 546
 547     inline double get_V_north() const { return _state.v_local_v[0]; }
 548     inline double get_V_east() const { return _state.v_local_v[1]; }
 549     inline double get_V_down() const { return _state.v_local_v[2]; }
 550     inline double get_uBody () const { return _state.v_body_v[0]; }
 551     inline double get_vBody () const { return _state.v_body_v[1]; }
 552     inline double get_wBody () const { return _state.v_body_v[2]; }
 553
 554     // Please dont comment these out. fdm=ada uses these (see
 555     // cockpit.cxx) --->
 556     inline double get_V_north_rel_ground() const {
 557         return _state.v_local_rel_ground_v[0];
 558     }
 559     inline double get_V_east_rel_ground() const {
 560         return _state.v_local_rel_ground_v[1];
 561     }
 562     inline double get_V_down_rel_ground() const {
 563         return _state.v_local_rel_ground_v[2];
 564     }
 565     // <--- fdm=ada uses these (see cockpit.cxx)
 566
 567     inline double get_V_north_airmass() const { return _state.v_local_airmass_v[0]; }
 568     inline double get_V_east_airmass() const { return _state.v_local_airmass_v[1]; }
 569     inline double get_V_down_airmass() const { return _state.v_local_airmass_v[2]; }
 570
 571     inline double get_U_body() const { return _state.v_body_v[0]; }
 572     inline double get_V_body() const { return _state.v_body_v[1]; }
 573     inline double get_W_body() const { return _state.v_body_v[2]; }
 574
 575     inline double get_V_rel_wind() const { return _state.v_rel_wind; }
 576
 577     inline double get_V_true_kts() const { return _state.v_true_kts; }
 578
 579     inline double get_V_ground_speed() const { return _state.v_ground_speed; }
 580     inline double get_V_ground_speed_kt() const { return _state.v_ground_speed * SG_FEET_TO_METER * 3600 * SG_METER_TO_NM; }
 581     inline void   set_V_ground_speed_kt(double ground_speed) { _state.v_ground_speed = ground_speed / ( SG_FEET_TO_METER * 3600 * SG_METER_TO_NM); }
 582
 583     inline double get_V_equiv_kts() const { return _state.v_equiv_kts; }
 584
 585     inline double get_V_calibrated_kts() const { return _state.v_calibrated_kts; }
 586
 587     inline double get_P_body() const { return _state.omega_body_v[0]; }
 588     inline double get_Q_body() const { return _state.omega_body_v[1]; }
 589     inline double get_R_body() const { return _state.omega_body_v[2]; }
 590
 591     inline double get_Phi_dot() const { return _state.euler_rates_v[0]; }
 592     inline double get_Theta_dot() const { return _state.euler_rates_v[1]; }
 593     inline double get_Psi_dot() const { return _state.euler_rates_v[2]; }
 594     inline double get_Phi_dot_degps() const { return _state.euler_rates_v[0] * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 595     inline double get_Theta_dot_degps() const { return _state.euler_rates_v[1] * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 596     inline double get_Psi_dot_degps() const { return _state.euler_rates_v[2] * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 597
 598     inline double get_Latitude_dot() const { return _state.geocentric_rates_v[0]; }
 599     inline double get_Longitude_dot() const { return _state.geocentric_rates_v[1]; }
 600     inline double get_Radius_dot() const { return _state.geocentric_rates_v[2]; }
 601
 602     // ========== Positions ==========
 603
 604     inline double get_Lat_geocentric() const {
 605         return _state.geocentric_position_v.getLatitudeRad();
 606     }
 607     inline double get_Lon_geocentric() const {
 608         return _state.geocentric_position_v.getLongitudeRad();
 609     }
 610     inline double get_Radius_to_vehicle() const {
 611         return _state.geocentric_position_v.getRadiusFt();
 612     }
 613
 614     const SGGeod& getPosition() const { return _state.geodetic_position_v; }
 615     const SGGeoc& getGeocPosition() const { return _state.geocentric_position_v; }
 616     const SGVec3d& getCartPosition() const { return _state.cartesian_position_v; }
 617
 618     inline double get_Latitude() const {
 619         return _state.geodetic_position_v.getLatitudeRad();
 620     }
 621     inline double get_Longitude() const {
 622         return _state.geodetic_position_v.getLongitudeRad();
 623     }
 624     inline double get_Altitude() const {
 625         return _state.geodetic_position_v.getElevationFt();
 626     }
 627     inline double get_Altitude_AGL(void) const { return _state.altitude_agl; }
 628     inline double get_Track(void) const { return _state.track; }
 629     inline double get_Path(void) const { return _state.path; }
 630
 631     inline double get_Latitude_deg () const {
 632       return _state.geodetic_position_v.getLatitudeDeg();
 633     }
 634     inline double get_Longitude_deg () const {
 635       return _state.geodetic_position_v.getLongitudeDeg();
 636     }
 637
 638     inline double get_Phi() const { return _state.euler_angles_v[0]; }
 639     inline double get_Theta() const { return _state.euler_angles_v[1]; }
 640     inline double get_Psi() const { return _state.euler_angles_v[2]; }
 641     inline double get_Phi_deg () const { return get_Phi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 642     inline double get_Theta_deg () const { return get_Theta() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 643     inline double get_Psi_deg () const { return get_Psi() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 644
 645
 646     // ========== Miscellaneous quantities ==========
 647
 648     inline double get_Alpha() const { return _state.alpha; }
 649     inline double get_Alpha_deg() const { return _state.alpha * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 650     inline double get_Beta() const { return _state.beta; }
 651     inline double get_Beta_deg() const { return _state.beta * SGD_RADIANS_TO_DEGREES; }
 652     inline double get_Gamma_vert_rad() const { return _state.gamma_vert_rad; }
 653
 654     inline double get_Density() const { return _state.density; }
 655     inline double get_Mach_number() const { return _state.mach_number; }
 656
 657     inline double get_Static_pressure() const { return _state.static_pressure; }
 658     inline double get_Total_pressure() const { return _state.total_pressure; }
 659     inline double get_Dynamic_pressure() const { return _state.dynamic_pressure; }
 660
 661     inline double get_Static_temperature() const { return _state.static_temperature; }
 662     inline double get_Total_temperature() const { return _state.total_temperature; }
 663
 664     inline double get_Sea_level_radius() const { return _state.sea_level_radius; }
 665     inline double get_Earth_position_angle() const {
 666         return _state.earth_position_angle;
 667     }
 668
 669     inline double get_Runway_altitude() const { return _state.runway_altitude; }
 670     inline double get_Runway_altitude_m() const { return SG_FEET_TO_METER * _state.runway_altitude; }
 671
 672     inline double get_Climb_Rate() const { return _state.climb_rate; }
 673
 674     // Note that currently this is the "same" value runway altitude...
 675     inline double get_ground_elev_ft() const { return _state.runway_altitude; }
 676
 677
 678     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 679     // Ground handling routines
 680     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 681
 682     // Prepare the ground cache for the wgs84 position pt_*.
 683     // That is take all vertices in the ball with radius rad around the
 684     // position given by the pt_* and store them in a local scene graph.
 685     bool prepare_ground_cache_m(double startSimTime, double endSimTime,
 686                                 const double pt[3], double rad);
 687     bool prepare_ground_cache_ft(double startSimTime, double endSimTime,
 688                                  const double pt[3], double rad);
 689
 690
 691     // Returns true if the cache is valid.
 692     // Also the reference time, point and radius values where the cache
 693     // is valid for are returned.
 694     bool is_valid_m(double *ref_time, double pt[3], double *rad);
 695     bool is_valid_ft(double *ref_time, double pt[3], double *rad);
 696
 697     // Return the nearest catapult to the given point
 698     // pt in wgs84 coordinates.
 699     double get_cat_m(double t, const double pt[3],
 700                      double end[2][3], double vel[2][3]);
 701     double get_cat_ft(double t, const double pt[3],
 702                       double end[2][3], double vel[2][3]);
 703
 704
 705     // Return the orientation and position matrix and the linear and angular
 706     // velocity of that local coordinate systems origin for a given time and
 707     // body id. The velocities are in the wgs84 frame at the bodys origin.
 708     bool get_body_m(double t, simgear::BVHNode::Id id, double bodyToWorld[16],
 709                     double linearVel[3], double angularVel[3]);
 710
 711
 712     // Return the altitude above ground below the wgs84 point pt
 713     // Search for the nearest triangle to pt in downward direction.
 714     // Return ground properties. The velocities are in the wgs84 frame at the
 715     // contact point.
 716     bool get_agl_m(double t, const double pt[3], double max_altoff,
 717                    double contact[3], double normal[3], double linearVel[3],
 718                    double angularVel[3], simgear::BVHMaterial const*& material,
 719                    simgear::BVHNode::Id& id);
 720     bool get_agl_ft(double t, const double pt[3], double max_altoff,
 721                     double contact[3], double normal[3], double linearVel[3],
 722                     double angularVel[3], simgear::BVHMaterial const*& material,
 723                     simgear::BVHNode::Id& id);
 724     double get_groundlevel_m(double lat, double lon, double alt);
 725     double get_groundlevel_m(const SGGeod& geod);
 726
 727
 728     // Return the nearest point in any direction to the point pt with a maximum
 729     // distance maxDist. The velocities are in the wgs84 frame at the query
 730     // position pt.
 731     bool get_nearest_m(double t, const double pt[3], double maxDist,
 732                        double contact[3], double normal[3], double linearVel[3],
 733                        double angularVel[3], simgear::BVHMaterial const*& material,
 734                        simgear::BVHNode::Id& id);
 735     bool get_nearest_ft(double t, const double pt[3], double maxDist,
 736                         double contact[3], double normal[3],double linearVel[3],
 737                         double angularVel[3], simgear::BVHMaterial const*& material,
 738                         simgear::BVHNode::Id& id);
 739
 740
 741     // Return 1 if the hook intersects with a wire.
 742     // That test is done by checking if the quad spanned by the points pt*
 743     // intersects with the line representing the wire.
 744     // If the wire is caught, the cache will trace this wires endpoints until
 745     // the FDM calls release_wire().
 746     bool caught_wire_m(double t, const double pt[4][3]);
 747     bool caught_wire_ft(double t, const double pt[4][3]);
 748
 749     // Return the location and speed of the wire endpoints.
 750     bool get_wire_ends_m(double t, double end[2][3], double vel[2][3]);
 751     bool get_wire_ends_ft(double t, double end[2][3], double vel[2][3]);
 752
 753     // Tell the cache code that it does no longer need to care for
 754     // the wire end position.
 755     void release_wire(void);
 756 };
 757
 758 #endif // _FLIGHT_HXX