src/Time/sunsolver.cxx

   1 /*
   2  * sunsolver.cxx - given a location on earth and a time of day/date,
   3  *                 find the number of seconds to various sun positions.
   4  *
   5  * Written by Curtis Olson, started September 2003.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2003  Curtis L. Olson  - curt@flightgear.org
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  11  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  12  * License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  15  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  22  *
  23  * $Id$
  24  */
  25
  26
  27 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  28 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  29 #include <simgear/timing/sg_time.hxx>
  30
  31 #include <Main/globals.hxx>
  32
  33 #include "sunpos.hxx"
  34
  35 #include "sunsolver.hxx"
  36
  37
  38 static const time_t day_secs = 86400;
  39 static const time_t half_day_secs = day_secs / 2;
  40 static const time_t step_secs = 60;
  41
  42 static double sun_angle( const SGTime &t, sgVec3 world_up,
  43                          double lon_rad, double lat_rad ) {
  44     sgVec3 nup, nsun;
  45     Point3D p, rel_sunpos;
  46
  47     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "  Updating Sun position" );
  48     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "  Gst = " << t.getGst() );
  49
  50     double sun_lon, sun_gd_lat;
  51     fgSunPositionGST( t.getGst(), &sun_lon, &sun_gd_lat );
  52     Point3D sunpos = sgGeodToCart(Point3D(sun_lon, sun_gd_lat, 0));
  53
  54     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "    t.cur_time = " << t.get_cur_time() );
  55     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG,
  56             "    Sun Geodetic lat = " << sun_gd_lat );
  57
  58     // calculate the sun's relative angle to local up
  59     sgCopyVec3( nup, world_up );
  60     sgSetVec3( nsun, sunpos.x(), sunpos.y(), sunpos.z() );
  61     sgNormalizeVec3(nup);
  62     sgNormalizeVec3(nsun);
  63     // cout << "nup = " << nup[0] << "," << nup[1] << ","
  64     //      << nup[2] << endl;
  65     // cout << "nsun = " << nsun[0] << "," << nsun[1] << ","
  66     //      << nsun[2] << endl;
  67
  68     double sun_angle = acos( sgScalarProductVec3 ( nup, nsun ) );
  69     double sun_angle_deg = sun_angle * SG_RADIANS_TO_DEGREES;
  70     while ( sun_angle_deg < -180 ) { sun_angle += 360; }
  71     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "sun angle relative to current location = "
  72             << sun_angle_deg );
  73
  74     return sun_angle_deg;
  75 }
  76
  77
  78 /**
  79  * Given the current unix time in seconds, calculate seconds to the
  80  * specified sun angle (relative to straight up.)  Also specify if we
  81  * want the angle while the sun is ascending or descending.  For
  82  * instance noon is when the sun angle is 0 (or the closest it can
  83  * get.)  Dusk is when the sun angle is 90 and descending.  Dawn is
  84  * when the sun angle is 90 and ascending.
  85  */
  86 time_t fgTimeSecondsUntilSunAngle( time_t cur_time,
  87                                    double lon_rad,
  88                                    double lat_rad,
  89                                    double target_angle_deg,
  90                                    bool ascending )
  91 {
  92     // cout << "location = " << lon_rad * SG_RADIANS_TO_DEGREES << ", "
  93     //      << lat_rad * SG_RADIANS_TO_DEGREES << endl;
  94     Point3D geod( lon_rad, lat_rad, 0 );
  95     Point3D tmp = sgGeodToCart( geod );
  96     sgVec3 world_up;
  97     sgSetVec3( world_up, tmp.x(), tmp.y(), tmp.z() );
  98     SGTime t = SGTime( lon_rad, lat_rad, "", 0 );
  99
 100     double best_diff = 180.0;
 101     double last_angle = -99999.0;
 102     time_t best_time = cur_time;
 103
 104     for ( time_t secs = cur_time - half_day_secs;
 105           secs < cur_time + half_day_secs;
 106           secs += step_secs )
 107     {
 108         t.update( lon_rad, lat_rad, secs, 0 );
 109         double angle_deg = sun_angle( t, world_up, lon_rad, lat_rad );
 110         double diff = fabs( angle_deg - target_angle_deg );
 111         if ( diff < best_diff ) {
 112             if ( last_angle <= 180.0 && ascending
 113                  && ( last_angle > angle_deg ) ) {
 114                 // cout << "best angle = " << angle << " offset = "
 115                 //      << secs - cur_time << endl;
 116                 best_diff = diff;
 117                 best_time = secs;
 118             } else if ( last_angle <= 180.0 && !ascending
 119                         && ( last_angle < angle_deg ) ) {
 120                 // cout << "best angle = " << angle << " offset = "
 121                 //      << secs - cur_time << endl;
 122                 best_diff = diff;
 123                 best_time = secs;
 124             }
 125         }
 126
 127         last_angle = angle_deg;
 128     }
 129
 130     return best_time - cur_time;
 131 }