src/Instrumentation/HUD/HUD_runway.cxx

   1 // HUD_runway.cxx -- An instrument that renders a virtual runway on the HUD
   2 //
   3 // Written by Aaron Wilson & Phillip Merritt, Nov 2004.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2004 Aaron Wilson, Aaron.I.Wilson@nasa.gov
   6 // Copyright (C) 2004 Phillip Merritt, Phillip.M.Merritt@nasa.gov
   7 //
   8 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   9 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11 // License, or (at your option) any later version.
  12 //
  13 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16 // General Public License for more details.
  17 //
  18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  19 // along with this program; if not, write to the Free Software
  20 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23 #  include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #include <simgear/compiler.h>
  27 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  28 #include <simgear/math/project.hxx>
  29
  30 #include <Main/globals.hxx>
  31 #include <Scenery/scenery.hxx>
  32 #include <Aircraft/controls.hxx>
  33 #include <FDM/flight.hxx>
  34 #include <Environment/environment.hxx>
  35 #include <Environment/environment_mgr.hxx>
  36 #include <Main/viewer.hxx>
  37 #include <Main/viewmgr.hxx>
  38 #include <ATCDCL/ATCutils.hxx>
  39
  40 #include "HUD.hxx"
  41
  42
  43 HUD::Runway::Runway(HUD *hud, const SGPropertyNode *node, float x, float y) :
  44     Item(hud, node, x, y),
  45     _agl(fgGetNode("/position/altitude-agl-ft", true)),
  46     _arrow_scale(node->getDoubleValue("arrow-scale", 1.0)),
  47     _arrow_radius(node->getDoubleValue("arrow-radius")),
  48     _line_scale(node->getDoubleValue("line-scale", 1.0)),
  49     _scale_dist(node->getDoubleValue("scale-dist-nm")),
  50     _default_pitch(fgGetDouble("/sim/view[0]/config/pitch-pitch-deg", 0.0)),
  51     _default_heading(fgGetDouble("/sim/view[0]/config/pitch-heading-deg", 0.0)),
  52     _cockpit_view(globals->get_viewmgr()->get_view(0)),
  53     _stipple_out(node->getIntValue("outer_stipple", 0xFFFF)),
  54     _stipple_center(node->getIntValue("center-stipple", 0xFFFF)),
  55     _draw_arrow(_arrow_scale > 0 ? true : false),
  56     _draw_arrow_always(_arrow_scale > 0 ? node->getBoolValue("arrow-always") : false)
  57 {
  58     _view[0] = 0;
  59     _view[1] = 0;
  60     _view[2] = 640;
  61     _view[3] = 480;
  62
  63     _center_x = _view[2] / 2;
  64     _center_y = _view[3] / 2;
  65
  66     _left = _center_x - (_w / 2) + _x;
  67     _right = _center_x + (_w / 2) + _x;
  68     _bottom = _center_y - (_h / 2) + _y;
  69     _top = _center_y + (_h / 2) + _y;
  70 }
  71
  72
  73 void HUD::Runway::draw()
  74 {
  75     _runway = get_active_runway();
  76     if (!_runway)
  77         return;
  78
  79     glPushAttrib(GL_LINE_STIPPLE | GL_LINE_STIPPLE_PATTERN | GL_LINE_WIDTH);
  80     float modelView[4][4], projMat[4][4];
  81     bool anyLines;
  82     //Get the current view
  83     FGViewer* curr_view = globals->get_viewmgr()->get_current_view();
  84     int curr_view_id = globals->get_viewmgr()->get_current();
  85     double gpo = curr_view->getGoalPitchOffset_deg();
  86     double gho = curr_view->getGoalHeadingOffset_deg();
  87     double po = curr_view->getPitchOffset_deg();
  88     double ho = curr_view->getHeadingOffset_deg();
  89
  90     double yaw = -(_cockpit_view->getHeadingOffset_deg() - _default_heading) * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
  91     double pitch = (_cockpit_view->getPitchOffset_deg() - _default_pitch) * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
  92     //double roll = fgGetDouble("/sim/view[0]/config/roll-offset-deg",0.0) //TODO: adjust for default roll offset
  93     double sPitch = sin(pitch), cPitch = cos(pitch),
  94            sYaw = sin(yaw), cYaw = cos(yaw);
  95
  96     //Assuming that the "Cockpit View" is always at position zero!!!
  97     if (curr_view_id != 0) {
  98         globals->get_viewmgr()->set_view(0);
  99         globals->get_viewmgr()->copyToCurrent();
 100     }
 101     //Set the camera to the cockpit view to get the view of the runway from the cockpit
 102     // OSGFIXME
 103 //     ssgSetCamera((sgVec4 *)_cockpit_view->get_VIEW());
 104     get_rwy_points(_points3d);
 105     //Get the current project matrix
 106     // OSGFIXME
 107 //     ssgGetProjectionMatrix(projMat);
 108 //    const sgVec4 *viewMat = globals->get_current_view()->get_VIEW();
 109     //Get the current model view matrix (cockpit view)
 110     // OSGFIXME
 111 //     ssgGetModelviewMatrix(modelView);
 112     //Create a rotation matrix to correct for any offsets (other than default offsets) to the model view matrix
 113     sgMat4 xy; //rotation about the Rxy, negate the sin's on Ry
 114     xy[0][0] = cYaw,         xy[1][0] = 0.0f,   xy[2][0] = -sYaw,        xy[3][0] = 0.0f;
 115     xy[0][1] = sPitch*-sYaw, xy[1][1] = cPitch, xy[2][1] = -sPitch*cYaw, xy[3][1] = 0.0f;
 116     xy[0][2] = cPitch*sYaw,  xy[1][2] = sPitch, xy[2][2] = cPitch*cYaw,  xy[3][2] = 0.0f;
 117     xy[0][3] = 0.0f,         xy[1][3] = 0.0f,   xy[2][3] = 0.0f,         xy[3][3] = 1.0f;
 118     //Re-center the model view
 119     sgPostMultMat4(modelView,xy);
 120     //copy float matrices to double
 121     for (int i = 0; i < 4; i++) {
 122         for (int j = 0; j < 4; j++) {
 123             int idx = (i * 4) + j;
 124             _mm[idx] = (double)modelView[i][j];
 125             _pm[idx] = (double)projMat[i][j];
 126         }
 127     }
 128
 129     //Calculate the 2D points via gluProject
 130     int result = GL_TRUE;
 131     for (int i = 0; i < 6; i++) {
 132         result = simgear::project(_points3d[i][0], _points3d[i][1], _points3d[i][2],
 133                                   _mm, _pm, _view,
 134                                   &_points2d[i][0], &_points2d[i][1], &_points2d[i][2]);
 135     }
 136     //set the line width based on our distance from the runway
 137     setLineWidth();
 138     //Draw the runway lines on the HUD
 139     glEnable(GL_LINE_STIPPLE);
 140     glLineStipple(1, _stipple_out);
 141     anyLines =
 142             drawLine(_points3d[0], _points3d[1], _points2d[0], _points2d[1]) | //draw top
 143             drawLine(_points3d[2], _points3d[1], _points2d[2], _points2d[1]) | //draw right
 144             drawLine(_points3d[2], _points3d[3], _points2d[2], _points2d[3]) | //draw bottom
 145             drawLine(_points3d[3], _points3d[0], _points2d[3], _points2d[0]);  //draw left
 146
 147     glLineStipple(1, _stipple_center);
 148     anyLines |= drawLine(_points3d[5], _points3d[4], _points2d[5], _points2d[4]); //draw center
 149
 150     //Check to see if arrow needs drawn
 151     if ((!anyLines && _draw_arrow) || _draw_arrow_always) {
 152         drawArrow(); //draw indication arrow
 153     }
 154
 155     //Restore the current view and any offsets
 156     if (curr_view_id != 0) {
 157         globals->get_viewmgr()->set_view(curr_view_id);
 158         globals->get_viewmgr()->copyToCurrent();
 159         curr_view->setHeadingOffset_deg(ho);
 160         curr_view->setPitchOffset_deg(po);
 161         curr_view->setGoalHeadingOffset_deg(gho);
 162         curr_view->setGoalPitchOffset_deg(gpo);
 163     }
 164     //Set the camera back to the current view
 165     // OSGFIXME
 166 //     ssgSetCamera((sgVec4 *)curr_view);
 167     glPopAttrib();
 168 }
 169
 170
 171 FGRunway* HUD::Runway::get_active_runway()
 172 {
 173   const FGAirport* apt = fgFindAirportID(fgGetString("/sim/presets/airport-id"));
 174   if (!apt) return NULL;
 175
 176   return apt->getActiveRunwayForUsage();
 177 }
 178
 179
 180
 181 void HUD::Runway::get_rwy_points(sgdVec3 *_points3d)
 182 {
 183     double alt = _runway->geod().getElevationM();
 184     double length = _runway->lengthM() * 0.5;
 185     double width = _runway->widthM() * 0.5;
 186     double frontLat = 0.0, frontLon = 0.0, backLat = 0.0, backLon = 0.0, az = 0.0, tempLat = 0.0, tempLon = 0.0;
 187
 188     geo_direct_wgs_84(alt, _runway->latitude(), _runway->longitude(), _runway->headingDeg(), length, &backLat, &backLon, &az);
 189     sgGeodToCart(backLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, backLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[4]);
 190
 191     geo_direct_wgs_84(alt, _runway->latitude(), _runway->longitude(), _runway->headingDeg() + 180, length, &frontLat, &frontLon, &az);
 192     sgGeodToCart(frontLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, frontLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[5]);
 193
 194     geo_direct_wgs_84(alt, backLat, backLon, _runway->headingDeg() + 90, width, &tempLat, &tempLon, &az);
 195     sgGeodToCart(tempLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, tempLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[0]);
 196
 197     geo_direct_wgs_84(alt, backLat, backLon, _runway->headingDeg() - 90, width, &tempLat, &tempLon, &az);
 198     sgGeodToCart(tempLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, tempLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[1]);
 199
 200     geo_direct_wgs_84(alt, frontLat, frontLon, _runway->headingDeg() - 90, width, &tempLat, &tempLon, &az);
 201     sgGeodToCart(tempLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, tempLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[2]);
 202
 203     geo_direct_wgs_84(alt, frontLat, frontLon, _runway->headingDeg() + 90, width, &tempLat, &tempLon, &az);
 204     sgGeodToCart(tempLat * SG_DEGREES_TO_RADIANS, tempLon * SG_DEGREES_TO_RADIANS, alt, _points3d[3]);
 205 }
 206
 207
 208 bool HUD::Runway::drawLine(const sgdVec3& a1, const sgdVec3& a2, const sgdVec3& point1, const sgdVec3& point2)
 209 {
 210     sgdVec3 p1, p2;
 211     sgdCopyVec3(p1, point1);
 212     sgdCopyVec3(p2, point2);
 213     bool p1Inside = (p1[0] >= _left && p1[0] <= _right && p1[1] >= _bottom && p1[1] <= _top);
 214     bool p1Insight = (p1[2] >= 0.0 && p1[2] < 1.0);
 215     bool p1Valid = p1Insight && p1Inside;
 216     bool p2Inside = (p2[0] >= _left && p2[0] <= _right && p2[1] >= _bottom && p2[1] <= _top);
 217     bool p2Insight = (p2[2] >= 0.0 && p2[2] < 1.0);
 218     bool p2Valid = p2Insight && p2Inside;
 219
 220     if (p1Valid && p2Valid) { //Both project points are valid, draw the line
 221         glBegin(GL_LINES);
 222         glVertex2d(p1[0],p1[1]);
 223         glVertex2d(p2[0],p2[1]);
 224         glEnd();
 225
 226     } else if (p1Valid) { //p1 is valid and p2 is not, calculate a new valid point
 227         sgdVec3 vec = {a2[0] - a1[0], a2[1] - a1[1], a2[2] - a1[2]};
 228         //create the unit vector
 229         sgdScaleVec3(vec, 1.0 / sgdLengthVec3(vec));
 230         sgdVec3 newPt;
 231         sgdCopyVec3(newPt, a1);
 232         sgdAddVec3(newPt, vec);
 233         if (simgear::project(newPt[0], newPt[1], newPt[2], _mm, _pm, _view,
 234                              &p2[0], &p2[1], &p2[2])
 235                 && (p2[2] > 0 && p2[2] < 1.0)) {
 236             boundPoint(p1, p2);
 237             glBegin(GL_LINES);
 238             glVertex2d(p1[0], p1[1]);
 239             glVertex2d(p2[0], p2[1]);
 240             glEnd();
 241         }
 242
 243     } else if (p2Valid) { //p2 is valid and p1 is not, calculate a new valid point
 244         sgdVec3 vec = {a1[0] - a2[0], a1[1] - a2[1], a1[2] - a2[2]};
 245         //create the unit vector
 246         sgdScaleVec3(vec, 1.0 / sgdLengthVec3(vec));
 247         sgdVec3 newPt;
 248         sgdCopyVec3(newPt, a2);
 249         sgdAddVec3(newPt, vec);
 250         if (simgear::project(newPt[0], newPt[1], newPt[2], _mm, _pm, _view,
 251                              &p1[0], &p1[1], &p1[2])
 252                 && (p1[2] > 0 && p1[2] < 1.0)) {
 253             boundPoint(p2, p1);
 254             glBegin(GL_LINES);
 255             glVertex2d(p2[0], p2[1]);
 256             glVertex2d(p1[0], p1[1]);
 257             glEnd();
 258         }
 259
 260     } else if (p1Insight && p2Insight) { //both points are insight, but not inside
 261         bool v = boundOutsidePoints(p1, p2);
 262         if (v) {
 263             glBegin(GL_LINES);
 264                 glVertex2d(p1[0], p1[1]);
 265                 glVertex2d(p2[0], p2[1]);
 266             glEnd();
 267         }
 268         return v;
 269     }
 270     //else both points are not insight, don't draw anything
 271     return (p1Valid && p2Valid);
 272 }
 273
 274
 275 void HUD::Runway::boundPoint(const sgdVec3& v, sgdVec3& m)
 276 {
 277     double y = v[1];
 278     if (m[1] < v[1])
 279         y = _bottom;
 280     else if (m[1] > v[1])
 281         y = _top;
 282
 283     if (m[0] == v[0]) {
 284         m[1] = y;
 285         return;  //prevent divide by zero
 286     }
 287
 288     double slope = (m[1] - v[1]) / (m[0] - v[0]);
 289     m[0] = (y - v[1]) / slope + v[0];
 290     m[1] = y;
 291
 292     if (m[0] < _left) {
 293         m[0] = _left;
 294         m[1] = slope * (_left - v[0]) + v[1];
 295
 296     } else if (m[0] > _right) {
 297         m[0] = _right;
 298         m[1] = slope * (_right - v[0]) + v[1];
 299     }
 300 }
 301
 302
 303 bool HUD::Runway::boundOutsidePoints(sgdVec3& v, sgdVec3& m)
 304 {
 305     bool pointsInvalid = (v[1] > _top && m[1] > _top) ||
 306                          (v[1] < _bottom && m[1] < _bottom) ||
 307                          (v[0] > _right && m[0] > _right) ||
 308                          (v[0] < _left && m[0] < _left);
 309     if (pointsInvalid)
 310         return false;
 311
 312     if (m[0] == v[0]) {//x's are equal, vertical line
 313         if (m[1] > v[1]) {
 314             m[1] = _top;
 315             v[1] = _bottom;
 316         } else {
 317             v[1] = _top;
 318             m[1] = _bottom;
 319         }
 320         return true;
 321     }
 322
 323     if (m[1] == v[1]) { //y's are equal, horizontal line
 324         if (m[0] > v[0]) {
 325             m[0] = _right;
 326             v[0] = _left;
 327         } else {
 328             v[0] = _right;
 329             m[0] = _left;
 330         }
 331         return true;
 332     }
 333
 334     double slope = (m[1] - v[1]) / (m[0] - v[0]);
 335     double b = v[1] - (slope * v[0]);
 336     double y1 = slope * _left + b;
 337     double y2 = slope * _right + b;
 338     double x1 = (_bottom - b) / slope;
 339     double x2 = (_top - b) / slope;
 340     int counter = 0;
 341
 342     if (y1 >= _bottom && y1 <= _top) {
 343         v[0] = _left;
 344         v[1] = y1;
 345         counter++;
 346     }
 347
 348     if (y2 >= _bottom && y2 <= _top) {
 349         if (counter > 0) {
 350             m[0] = _right;
 351             m[1] = y2;
 352         } else {
 353             v[0] = _right;
 354             v[1] = y2;
 355         }
 356         counter++;
 357     }
 358
 359     if (x1 >= _left && x1 <= _right) {
 360         if (counter > 0) {
 361             m[0] = x1;
 362             m[1] = _bottom;
 363         } else {
 364             v[0] = x1;
 365             v[1] = _bottom;
 366         }
 367         counter++;
 368     }
 369
 370     if (x2 >= _left && x2 <= _right) {
 371         m[0] = x1;
 372         m[1] = _bottom;
 373         counter++;
 374     }
 375     return (counter == 2);
 376 }
 377
 378
 379 void HUD::Runway::drawArrow()
 380 {
 381     SGGeod acPos(SGGeod::fromDeg(
 382         fgGetDouble("/position/longitude-deg"),
 383         fgGetDouble("/position/latitude-deg")));
 384     float theta = SGGeodesy::courseDeg(acPos, _runway->geod());
 385     theta -= fgGetDouble("/orientation/heading-deg");
 386     theta = -theta;
 387     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 388     glPushMatrix();
 389     glTranslated((_right + _left) / 2.0, (_top + _bottom) / 2.0, 0.0);
 390     glRotated(theta, 0.0, 0.0, 1.0);
 391     glTranslated(0.0, _arrow_radius, 0.0);
 392     glScaled(_arrow_scale, _arrow_scale, 0.0);
 393
 394     glBegin(GL_TRIANGLES);
 395     glVertex2d(-5.0, 12.5);
 396     glVertex2d(0.0, 25.0);
 397     glVertex2d(5.0, 12.5);
 398     glEnd();
 399
 400     glBegin(GL_QUADS);
 401     glVertex2d(-2.5, 0.0);
 402     glVertex2d(-2.5, 12.5);
 403     glVertex2d(2.5, 12.5);
 404     glVertex2d(2.5, 0.0);
 405     glEnd();
 406     glPopMatrix();
 407 }
 408
 409
 410 void HUD::Runway::setLineWidth()
 411 {
 412     //Calculate the distance from the runway, A
 413     SGGeod acPos(SGGeod::fromDeg(
 414         fgGetDouble("/position/longitude-deg"),
 415         fgGetDouble("/position/latitude-deg")));
 416     double distance = SGGeodesy::distanceNm(acPos, _runway->geod());
 417     //Get altitude above runway, B
 418     double alt_nm = _agl->getDoubleValue();
 419
 420     if (_hud->getUnits() == FEET)
 421         alt_nm *= SG_FEET_TO_METER;
 422
 423     alt_nm *= SG_METER_TO_NM;
 424
 425     //Calculate distance away from runway, C = v(A≤+B≤)
 426     distance = sqrt(alt_nm * alt_nm + distance*distance);
 427     if (distance < _scale_dist)
 428         glLineWidth(1.0 + ((_line_scale - 1) * ((_scale_dist - distance) / _scale_dist)));
 429     else
 430         glLineWidth(1.0);
 431
 432 }
 433
 434