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[flightgear.git] / src / ATC / ATCutils.cxx
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-// Utility functions for the ATC / AI system
+// ATCutils.cxx - Utility functions for the ATC / AI system
+//
+// Written by David Luff, started March 2002.
+//
+// Copyright (C) 2002  David C Luff - david.luff@nottingham.ac.uk
+//
+// This program is free software; you can redistribute it and/or
+// modify it under the terms of the GNU General Public License as
+// published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
+// License, or (at your option) any later version.
+//
+// This program is distributed in the hope that it will be useful, but
+// WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+// General Public License for more details.
+//
+// You should have received a copy of the GNU General Public License
+// along with this program; if not, write to the Free Software
+// Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
+
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#  include <config.h>
+#endif
+
+#include <sstream>
 
 #include <math.h>
 #include <simgear/math/point3d.hxx>
 #include <simgear/constants.h>
+#include <simgear/misc/sg_path.hxx>
+#include <simgear/debug/logstream.hxx>
 #include <plib/sg.h>
+//#include <iomanip.h>
+
+#include <Airports/runways.hxx>
+#include <Main/globals.hxx>
+
+#include "ATCutils.hxx"
+#include "ATCProjection.hxx"
+
+static const string nums[10] = {"zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "niner"};
+
+// Convert any number to spoken digits
+string ConvertNumToSpokenDigits(const string &n) {
+       //cout << "n = " << n << endl;
+       static const string pt = "decimal";
+       string str = "";
+       
+       for(unsigned int i=0; i<n.length(); ++i) {
+               //cout << "n.substr(" << i << ",1 = " << n.substr(i,1) << endl;
+               if(n.substr(i,1) == " ") {
+                       // do nothing
+               } else if(n.substr(i,1) == ".") {
+                       str += pt;
+               } else {
+                       str += nums[atoi((n.substr(i,1)).c_str())];
+               }
+               if(i != (n.length()-1)) {       // ie. don't add a space at the end.
+                       str += " ";
+               }
+       }
+       return(str);
+}
+
+
+// Convert an integer to spoken digits
+string ConvertNumToSpokenDigits(int n) {
+       std::ostringstream buf;
+       buf << n;
+       return(ConvertNumToSpokenDigits(buf.str()));
+}
 
-// Given two positions, get the HORIZONTAL separation (in meters)
-double dclGetHorizontalSeparation(Point3D pos1, Point3D pos2) {
-    double x;  //East-West separation
-    double y;  //North-South separation
-    double z;  //Horizontal separation - z = sqrt(x^2 + y^2)
 
-    double lat1 = pos1.lat() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
-    double lon1 = pos1.lon() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
-    double lat2 = pos2.lat() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
-    double lon2 = pos2.lon() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
+// Convert a 2 digit rwy number to a spoken-style string
+string ConvertRwyNumToSpokenString(int n) {
+       // Basic error/sanity checking
+       while(n < 0) {
+               n += 36;
+       }
+       while(n > 36) {
+               n -= 36;
+       }
+       if(n == 0) {
+               n = 36; // Is this right?
+       }
+       
+       string str = "";
+       int index = n/10;
+       str += nums[index];
+       n -= (index * 10);
+       //str += "-";
+       str += " ";             //Changed this for the benefit of the voice token parser - prefer the "-" in the visual output though.
+       str += nums[n];
+       return(str);
+}
 
-    y = sin(fabs(lat1 - lat2)) * SG_EQUATORIAL_RADIUS_M;
-    x = sin(fabs(lon1 - lon2)) * SG_EQUATORIAL_RADIUS_M * (cos((lat1 + lat2) / 2.0));
-    z = sqrt(x*x + y*y);
+// Assumes we get a two-digit string optionally appended with L, R or C
+// eg 01 07L 29R 36
+// Anything else is not guaranteed to be handled correctly!
+string ConvertRwyNumToSpokenString(const string &s) {
+       if(s.size() < 3) {
+               return(ConvertRwyNumToSpokenString(atoi(s.c_str())));
+       } else {
+               string r = ConvertRwyNumToSpokenString(atoi(s.substr(0,2).c_str()));
+               if(s.substr(2,1) == "L") {
+                       r += " left";
+               } else if(s.substr(2,1) == "R") {
+                       r += " right";
+               } else if(s.substr(2,1) == "C") {
+                       r += " center";
+               } else {
+                       SG_LOG(SG_ATC, SG_WARN, "WARNING: Unknown suffix " << s.substr(2,1) << " from runway ID " << s << " in ConvertRwyNumToSpokenString(...)");
+               }
+               return(r);
+       }
+}
+       
 
-    return(z);
+// Return the phonetic letter of a letter represented as an integer 1->26
+string GetPhoneticIdent(int i) {
+       // TODO - Check i is between 1 and 26 and wrap if necessary
+       return(GetPhoneticIdent(char('a' + (i-1))));
 }
 
-// Given a position (lat/lon/elev), heading, vertical angle, and distance, calculate the new position.
-// Assumes that the ground is not hit!!!  Expects heading and angle in degrees, distance in meters.
-Point3D dclUpdatePosition(Point3D pos, double heading, double angle, double distance) {
-    double lat = pos.lat() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
-    double lon = pos.lon() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
-    double elev = pos.elev();
+// Return the phonetic letter of a character in the range a-z or A-Z.
+// Currently always returns prefixed by lowercase.
+string GetPhoneticIdent(char c) {
+       c = tolower(c);
+       // TODO - Check c is between a and z and wrap if necessary
+       switch(c) {
+       case 'a' : return("alpha");
+       case 'b' : return("bravo");
+       case 'c' : return("charlie");
+       case 'd' : return("delta");
+       case 'e' : return("echo");
+       case 'f' : return("foxtrot");
+       case 'g' : return("golf");
+       case 'h' : return("hotel");
+       case 'i' : return("india");
+       case 'j' : return("juliet");
+       case 'k' : return("kilo");
+       case 'l' : return("lima");
+       case 'm' : return("mike");
+       case 'n' : return("november");
+       case 'o' : return("oscar");
+       case 'p' : return("papa");
+       case 'q' : return("quebec");
+       case 'r' : return("romeo");
+       case 's' : return("sierra");
+       case 't' : return("tango");
+       case 'u' : return("uniform");
+       case 'v' : return("victor");
+       case 'w' : return("whiskey");
+       case 'x' : return("x-ray");
+       case 'y' : return("yankee");
+       case 'z' : return("zulu");
+       }
+       // We shouldn't get here
+       return("Error");
+}
 
-    double horiz_dist = distance * cos(angle);
-    double vert_dist = distance * sin(angle);
+// Get the compass direction associated with a heading in degrees
+// Currently returns 8 direction resolution (N, NE, E etc...)
+// Might be modified in future to return 4, 8 or 16 resolution but defaulting to 8. 
+string GetCompassDirection(double h) {
+       while(h < 0.0) h += 360.0;
+       while(h > 360.0) h -= 360.0;
+       if(h < 22.5 || h > 337.5) {
+               return("North");
+       } else if(h < 67.5) {
+               return("North-East");
+       } else if(h < 112.5) {
+               return("East");
+       } else if(h < 157.5) {
+               return("South-East");
+       } else if(h < 202.5) {
+               return("South");
+       } else if(h < 247.5) {
+               return("South-West");
+       } else if(h < 292.5) {
+               return("West");
+       } else {
+               return("North-West");
+       }
+}
 
-    double north_dist = horiz_dist * cos(heading);
-    double east_dist = horiz_dist * sin(heading);
+//================================================================================================================
 
-    lat += asin(north_dist / SG_EQUATORIAL_RADIUS_M);
-    lon += asin(east_dist / SG_EQUATORIAL_RADIUS_M) * (1.0 / cos(lat));  // I suppose really we should use the average of the original and new lat but we'll assume that this will be good enough.
-    elev += vert_dist;
+// Given two positions (lat & lon in degrees), get the HORIZONTAL separation (in meters)
+double dclGetHorizontalSeparation(const Point3D& pos1, const Point3D& pos2) {
+       double x;       //East-West separation
+       double y;       //North-South separation
+       double z;       //Horizontal separation - z = sqrt(x^2 + y^2)
+       
+       double lat1 = pos1.lat() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lon1 = pos1.lon() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lat2 = pos2.lat() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lon2 = pos2.lon() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
+       
+       y = sin(fabs(lat1 - lat2)) * SG_EQUATORIAL_RADIUS_M;
+       x = sin(fabs(lon1 - lon2)) * SG_EQUATORIAL_RADIUS_M * (cos((lat1 + lat2) / 2.0));
+       z = sqrt(x*x + y*y);
+       
+       return(z);
+}
 
-    return(Point3D(lon*SG_RADIANS_TO_DEGREES, lat*SG_RADIANS_TO_DEGREES, elev));
+// Given a point and a line, get the HORIZONTAL shortest distance from the point to a point on the line.
+// Expects to be fed orthogonal co-ordinates, NOT lat & lon !
+// The units of the separation will be those of the input.
+double dclGetLinePointSeparation(double px, double py, double x1, double y1, double x2, double y2) {
+       double vecx = x2-x1;
+       double vecy = y2-y1;
+       double magline = sqrt(vecx*vecx + vecy*vecy);
+       double u = ((px-x1)*(x2-x1) + (py-y1)*(y2-y1)) / (magline * magline);
+       double x0 = x1 + u*(x2-x1);
+       double y0 = y1 + u*(y2-y1);
+       vecx = px - x0;
+       vecy = py - y0;
+       double d = sqrt(vecx*vecx + vecy*vecy);
+       if(d < 0) {
+               d *= -1;
+       }
+       return(d);
 }
-    
-
-#if 0
-/* Determine location in runway coordinates */
-
-       Radius_to_rwy = Sea_level_radius + Runway_altitude;
-       cos_rwy_hdg = cos(Runway_heading*DEG_TO_RAD);
-       sin_rwy_hdg = sin(Runway_heading*DEG_TO_RAD);
-       
-       D_cg_north_of_rwy = Radius_to_rwy*(Latitude - Runway_latitude);
-       D_cg_east_of_rwy = Radius_to_rwy*cos(Runway_latitude)
-               *(Longitude - Runway_longitude);
-       D_cg_above_rwy  = Radius_to_vehicle - Radius_to_rwy;
-       
-       X_cg_rwy = D_cg_north_of_rwy*cos_rwy_hdg 
-         + D_cg_east_of_rwy*sin_rwy_hdg;
-       Y_cg_rwy =-D_cg_north_of_rwy*sin_rwy_hdg 
-         + D_cg_east_of_rwy*cos_rwy_hdg;
-       H_cg_rwy = D_cg_above_rwy;    
-#endif
\ No newline at end of file
+
+// Given a position (lat/lon/elev), heading and vertical angle (degrees), and distance (meters), calculate the new position.
+// This function assumes the world is spherical.  If geodetic accuracy is required use the functions is sg_geodesy instead!
+// Assumes that the ground is not hit!!!  Expects heading and angle in degrees, distance in meters. 
+Point3D dclUpdatePosition(const Point3D& pos, double heading, double angle, double distance) {
+       //cout << setprecision(10) << pos.lon() << ' ' << pos.lat() << '\n';
+       heading *= DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       angle *= DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lat = pos.lat() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lon = pos.lon() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double elev = pos.elev();
+       //cout << setprecision(10) << lon*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << ' ' << lat*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << '\n';
+       
+       double horiz_dist = distance * cos(angle);
+       double vert_dist = distance * sin(angle);
+       
+       double north_dist = horiz_dist * cos(heading);
+       double east_dist = horiz_dist * sin(heading);
+       
+       //cout << distance << ' ' << horiz_dist << ' ' << vert_dist << ' ' << north_dist << ' ' << east_dist << '\n';
+       
+       double delta_lat = asin(north_dist / (double)SG_EQUATORIAL_RADIUS_M);
+       double delta_lon = asin(east_dist / (double)SG_EQUATORIAL_RADIUS_M) * (1.0 / cos(lat));  // I suppose really we should use the average of the original and new lat but we'll assume that this will be good enough.
+       //cout << delta_lon*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << ' ' << delta_lat*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << '\n';
+       lat += delta_lat;
+       lon += delta_lon;
+       elev += vert_dist;
+       //cout << setprecision(10) << lon*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << ' ' << lat*DCL_RADIANS_TO_DEGREES << '\n';
+       
+       //cout << setprecision(15) << DCL_DEGREES_TO_RADIANS * DCL_RADIANS_TO_DEGREES << '\n';
+       
+       return(Point3D(lon*DCL_RADIANS_TO_DEGREES, lat*DCL_RADIANS_TO_DEGREES, elev));
+}
+
+// Get a heading in degrees from one lat/lon to another.
+// This function assumes the world is spherical.  If geodetic accuracy is required use the functions is sg_geodesy instead!
+// Warning - at the moment we are not checking for identical points - currently it returns 0 in this instance.
+double GetHeadingFromTo(const Point3D& A, const Point3D& B) {
+       double latA = A.lat() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lonA = A.lon() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double latB = B.lat() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double lonB = B.lon() * DCL_DEGREES_TO_RADIANS;
+       double xdist = sin(lonB - lonA) * (double)SG_EQUATORIAL_RADIUS_M * cos((latA+latB)/2.0);
+       double ydist = sin(latB - latA) * (double)SG_EQUATORIAL_RADIUS_M;
+       double heading = atan2(xdist, ydist) * DCL_RADIANS_TO_DEGREES;
+       return heading < 0.0 ? heading + 360 : heading;
+}
+
+// Given a heading (in degrees), bound it from 0 -> 360
+void dclBoundHeading(double &hdg) {
+       while(hdg < 0.0) {
+               hdg += 360.0;
+       }
+       while(hdg > 360.0) {
+               hdg -= 360.0;
+       }
+}
+
+// smallest difference between two angles in degrees
+// difference is negative if a1 > a2 and positive if a2 > a1
+double GetAngleDiff_deg( const double &a1, const double &a2) {
+  
+  double a3 = a2 - a1;
+  while (a3 < 180.0) a3 += 360.0;
+  while (a3 > 180.0) a3 -= 360.0;
+
+  return a3;
+}
+
+// Runway stuff
+// Given a Point3D (lon/lat/elev) and an FGRunway struct, determine if the point lies on the runway
+bool OnRunway(const Point3D& pt, const FGRunway& rwy) {
+       FGATCAlignedProjection ortho;
+       Point3D centre(rwy._lon, rwy._lat, 0.0);        // We don't need the elev
+       ortho.Init(centre, rwy._heading);
+       
+       Point3D xyc = ortho.ConvertToLocal(centre);
+       Point3D xyp = ortho.ConvertToLocal(pt);
+       
+       //cout << "Length offset = " << fabs(xyp.y() - xyc.y()) << '\n';
+       //cout << "Width offset = " << fabs(xyp.x() - xyc.x()) << '\n';
+       
+       if((fabs(xyp.y() - xyc.y()) < ((rwy._length/2.0) + 5.0)) 
+               && (fabs(xyp.x() - xyc.x()) < (rwy._width/2.0))) {
+               return(true);
+       }
+       
+       return(false);
+}
+