]> git.mxchange.org Git - simgear.git/commitdiff
Optimizations by Norman Vine:
authorcurt <curt>
Tue, 28 Mar 2000 15:20:20 +0000 (15:20 +0000)
committercurt <curt>
Tue, 28 Mar 2000 15:20:20 +0000 (15:20 +0000)
  Classic space vs time seemed worth it in that we get a ~3 fold speedup
  for ~5% space increase here.  Also pow() is an expensive Fortran to C
  translation in just about all the old government code I see :))

simgear/magvar/magvar.cxx

index 18ae58c1fe541ed99d0e0668e66ae567dfe21661..319dca1339e3c8036d11d5abc903d663154a526a 100644 (file)
 // Released under GPL 3/26/00 EAW
 // Adaptions and modifications for the SimGear project  3/27/2000 CLO
 //
+// Removed all pow() calls and made static roots[][] arrays to
+// save many sqrt() calls on subsequent invocations
+// left old code as SGMagVarOrig() for testing purposes
+// 3/28/2000  Norman Vine -- nhv@yahoo.com
+//
 // 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
@@ -126,6 +131,8 @@ static double hnm[13][13];
 static double sm[13];
 static double cm[13];
 
+static double root[13];
+static double roots[13][13][2];
 
 /* Convert date to Julian day    1950-2049 */
 unsigned long int yymmdd_to_julian_days( int yy, int mm, int dd )
@@ -156,9 +163,10 @@ double rad_to_deg( double rad )
 }
             
 
-/* return variation (in degrees) given geodetic latitude (radians), longitude
-(radians) ,height (km) and (Julian) date
-N and E lat and long are positive, S and W negative
+/*
+ * return variation (in radians) given geodetic latitude (radians),
+ * longitude(radians), height (km) and (Julian) date
+ * N and E lat and long are positive, S and W negative
 */
 
 double SGMagVar( double lat, double lon, double h, long dat, double* field )
@@ -168,6 +176,156 @@ double SGMagVar( double lat, double lon, double h, long dat, double* field )
     /* reference dates */
     long date0_wmm2000 = yymmdd_to_julian_days(0,1,1);
 
+    double yearfrac,sr,r,theta,c,s,psi,fn,fn_0,B_r,B_theta,B_phi,X,Y,Z;
+    double sinpsi, cospsi, inv_s;
+
+    static int been_here = 0;
+       
+    double sinlat = sin(lat);
+    double coslat = cos(lat);
+
+    /* convert to geocentric coords: */
+    // sr = sqrt(pow(a*coslat,2.0)+pow(b*sinlat,2.0));
+    sr = sqrt(a*a*coslat*coslat + b*b*sinlat*sinlat);
+    /* sr is effective radius */
+    theta = atan2(coslat * (h*sr + a*a),
+                 sinlat * (h*sr + b*b));
+    /* theta is geocentric co-latitude */
+
+    r = h*h + 2.0*h * sr +
+       (a*a*a*a - ( a*a*a*a - b*b*b*b ) * sinlat*sinlat ) / 
+       (a*a - (a*a - b*b) * sinlat*sinlat );
+
+    r = sqrt(r);
+
+    /* r is geocentric radial distance */
+    c = cos(theta);
+    s = sin(theta);
+    inv_s = 1.0 / s;
+
+    /*zero out arrays */
+    for ( n = 0; n <= nmax; n++ ) {
+       for ( m = 0; m <= n; m++ ) {
+           P[n][m] = 0;
+           DP[n][m] = 0;
+       }
+    }
+
+    /* diagonal elements */
+    P[0][0] = 1;
+    P[1][1] = s;
+    DP[0][0] = 0;
+    DP[1][1] = c;
+    P[1][0] = c ;
+    DP[1][0] = -s;
+
+    // these values will not change for subsequent function calls
+    if( !been_here ) {
+       for ( n = 2; n <= nmax; n++ ) {
+           root[n] = sqrt((2.0*n-1) / (2.0*n));
+       }
+       
+       for ( m = 0; m <= nmax; m++ ) {
+           double mm = m*m;
+           for ( n = max(m + 1, 2); n <= nmax; n++ ) {
+               roots[m][n][0] = sqrt((n-1)*(n-1) - mm);
+               roots[m][n][1] = 1.0 / sqrt( n*n - mm);
+           }
+       }
+       been_here = 1;
+    }
+       
+    for ( n=2; n <= nmax; n++ ) {
+       // double root = sqrt((2.0*n-1) / (2.0*n));
+       P[n][n] = P[n-1][n-1] * s * root[n];
+       DP[n][n] = (DP[n-1][n-1] * s + P[n-1][n-1] * c) *
+           root[n];
+    }
+
+    /* lower triangle */
+    for ( m = 0; m <= nmax; m++ ) {
+       // double mm = m*m;
+       for ( n = max(m + 1, 2); n <= nmax; n++ ) {
+           // double root1 = sqrt((n-1)*(n-1) - mm);
+           // double root2 = 1.0 / sqrt( n*n - mm);
+           P[n][m] = (P[n-1][m] * c * (2.0*n-1) -
+                      P[n-2][m] * roots[m][n][0]) *
+               roots[m][n][1];
+                                 
+           DP[n][m] = ((DP[n-1][m] * c - P[n-1][m] * s) *
+                       (2.0*n-1) - DP[n-2][m] * roots[m][n][0]) *
+               roots[m][n][1];
+       }
+    }
+
+    /* compute gnm, hnm at dat */
+    /* WMM2000 */
+    yearfrac = (dat - date0_wmm2000) / 365.25;
+    for ( n = 1; n <= nmax; n++ ) {
+       for ( m = 0; m <= nmax; m++ ) {
+           gnm[n][m] = gnm_wmm2000[n][m] + yearfrac * gtnm_wmm2000[n][m];
+           hnm[n][m] = hnm_wmm2000[n][m] + yearfrac * htnm_wmm2000[n][m];
+       }
+    }
+
+    /* compute sm (sin(m lon) and cm (cos(m lon)) */
+    for ( m = 0; m <= nmax; m++ ) {
+       sm[m] = sin(m * lon);
+       cm[m] = cos(m * lon);
+    }
+
+    /* compute B fields */
+    B_r = 0.0;
+    B_theta = 0.0;
+    B_phi = 0.0;
+    fn_0 = r_0/r;
+    fn = fn_0 * fn_0;
+       
+    for ( n = 1; n <= nmax; n++ ) {
+       double c1_n=0;
+       double c2_n=0;
+       double c3_n=0;
+       for ( m = 0; m <= n; m++ ) {
+           double tmp = (gnm[n][m] * cm[m] + hnm[n][m] * sm[m]); 
+           c1_n=c1_n + tmp * P[n][m];
+           c2_n=c2_n + tmp * DP[n][m];
+           c3_n=c3_n + m * (gnm[n][m] * sm[m] - hnm[n][m] * cm[m]) * P[n][m];
+       }
+       // fn=pow(r_0/r,n+2.0);
+       fn *= fn_0;
+       B_r = B_r + (n + 1) * c1_n * fn;
+       B_theta = B_theta - c2_n * fn;
+       B_phi = B_phi + c3_n * fn * inv_s;
+    }
+
+    /* Find geodetic field components: */
+    psi = theta - ((pi / 2.0) - lat);
+    sinpsi = sin(psi);
+    cospsi = cos(psi);
+    X = -B_theta * cospsi - B_r * sinpsi;
+    Y = B_phi;
+    Z = B_theta * sinpsi - B_r * cospsi;
+
+    field[0]=B_r;
+    field[1]=B_theta;
+    field[2]=B_phi;
+    field[3]=X;
+    field[4]=Y;
+    field[5]=Z;   /* output fields */
+
+    /* find variation, leave in radians! */
+    return atan2(Y, X);  /* E is positive */
+}
+
+
+#ifdef TEST_NHV_HACKS
+double SGMagVarOrig( double lat, double lon, double h, long dat, double* field )
+{
+    /* output field B_r,B_th,B_phi,B_x,B_y,B_z */
+    int n,m;
+    /* reference dates */
+    long date0_wmm2000 = yymmdd_to_julian_days(0,1,1);
+
     double yearfrac,sr,r,theta,c,s,psi,fn,B_r,B_theta,B_phi,X,Y,Z;
 
     /* convert to geocentric coords: */
@@ -183,11 +341,11 @@ double SGMagVar( double lat, double lon, double h, long dat, double* field )
 
     r = sqrt(r);
 
-    /* r is geocentric radial distance */
+       /* r is geocentric radial distance */
     c = cos(theta);
     s = sin(theta);
 
-    /*zero out arrays */
+       /*zero out arrays */
     for ( n = 0; n <= nmax; n++ ) {
        for ( m = 0; m <= n; m++ ) {
            P[n][m] = 0;
@@ -271,7 +429,7 @@ double SGMagVar( double lat, double lon, double h, long dat, double* field )
     field[4]=Y;
     field[5]=Z;   /* output fields */
 
-    /* find variation, leave in radians! */
+       /* find variation, leave in radians! */
     return atan2(Y, X);  /* E is positive */
 }
-
+#endif // TEST_NHV_HACKS