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