]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/commitdiff
Introducing: The new navradio code (WIP)
authorTorsten Dreyer <Torsten@t3r.de>
Wed, 5 Oct 2011 13:26:41 +0000 (15:26 +0200)
committerTorsten Dreyer <Torsten@t3r.de>
Wed, 5 Oct 2011 13:26:41 +0000 (15:26 +0200)
Here comes the work-in-progres code for a new navradio
implementation. Once completed, it will replace the
old/current navradio implementation.
The new code can be activated by setting
/instrumentation/use-new-navradio=true
at startup. This disables the old navradio implementation.

Current state:
- VOR works pretty good including the new
functionality 'code of confusion'.
- LOC and GS basically work
- backward compatibility (many properties) is to be implemented

projects/VC90/FlightGear/FlightGear.vcproj
src/Instrumentation/CMakeLists.txt
src/Instrumentation/Makefile.am
src/Instrumentation/instrument_mgr.cxx
src/Instrumentation/newnavradio.cxx [new file with mode: 0755]
src/Instrumentation/newnavradio.hxx [new file with mode: 0755]

index 6859879e41d06a3e8b164b3035785c0c5bcbb03c..58633d24441d608dbdc9d490d79b4c7b827b18cf 100644 (file)
                                RelativePath="..\..\..\src\Instrumentation\navradio.hxx"\r
                                >\r
                        </File>\r
+                       <File\r
+                               RelativePath="..\..\..\src\Instrumentation\newnavradio.cxx"\r
+                               >\r
+                       </File>\r
+                       <File\r
+                               RelativePath="..\..\..\src\Instrumentation\newnavradio.hxx"\r
+                               >\r
+                       </File>\r
                        <File\r
                                RelativePath="..\..\..\src\Instrumentation\od_gauge.cxx"\r
                                >\r
index f65da924a1ea8037749abbea0decea86bb9d38db..7ae7cf3436769ef94907e08f53856f73e71988dc 100644 (file)
@@ -25,6 +25,7 @@ set(SOURCES
     mk_viii.cxx
     mrg.cxx
     navradio.cxx
+    newnavradio.cxx
     od_gauge.cxx
     rad_alt.cxx
     render_area_2d.cxx
@@ -91,6 +92,7 @@ set(HEADERS
     mk_viii.hxx
     mrg.hxx
     navradio.hxx
+    newnavradio.hxx
     od_gauge.hxx
     rad_alt.hxx
     render_area_2d.hxx
@@ -122,4 +124,4 @@ set(HEADERS
     KLN89/kln89_page_alt.hxx
     )   
     
-flightgear_component(Instruments "${SOURCES}" "${HEADERS}")
\ No newline at end of file
+flightgear_component(Instruments "${SOURCES}" "${HEADERS}")
index 7930fdbfbda3526bcc4489feec6ecbbeeca50253..23292e17c4b2909f5f44fbc0885e30cfa75b83f1 100644 (file)
@@ -22,6 +22,7 @@ libInstrumentation_a_SOURCES = \
         marker_beacon.cxx marker_beacon.hxx \
        mrg.cxx mrg.hxx\
         navradio.cxx navradio.hxx \
+        newnavradio.cxx newnavradio.hxx \
         slip_skid_ball.cxx slip_skid_ball.hxx \
        transponder.cxx transponder.hxx \
         turn_indicator.cxx turn_indicator.hxx \
index 9bdd1bd7a917f15ba574753efdfc1cbf2c081b3d..c6694173f77565a21e2a113230fdb6d48d7c10ec 100644 (file)
@@ -37,7 +37,7 @@
 #include "kt_70.hxx"
 #include "mag_compass.hxx"
 #include "marker_beacon.hxx"
-#include "navradio.hxx"
+#include "newnavradio.hxx"
 #include "slip_skid_ball.hxx"
 #include "transponder.hxx"
 #include "turn_indicator.hxx"
@@ -188,7 +188,7 @@ bool FGInstrumentMgr::build (SGPropertyNode* config_props)
             set_subsystem( id, new FGMarkerBeacon( node ) );
 
         } else if ( name == "nav-radio" ) {
-            set_subsystem( id, new FGNavRadio( node ) );
+            set_subsystem( id, Instrumentation::NavRadio::createInstance( node ) );
 
         } else if ( name == "slip-skid-ball" ) {
             set_subsystem( id, new SlipSkidBall( node ) );
diff --git a/src/Instrumentation/newnavradio.cxx b/src/Instrumentation/newnavradio.cxx
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..f98f5ae
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,968 @@
+// navradio.cxx -- class to manage a nav radio instance
+//
+// Written by Curtis Olson, started April 2000.
+// Rewritten by Torsten Dreyer, August 2011
+//
+// Copyright (C) 2000 - 2002  Curtis L. Olson - http://www.flightgear.org/~curt
+//
+// 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 "newnavradio.hxx"
+
+#include <assert.h>
+#include <boost/foreach.hpp>
+
+#include <simgear/math/SGMath.hxx>
+#include <simgear/math/interpolater.hxx>
+#include <simgear/sg_inlines.h>
+#include <simgear/props/propertyObject.hxx>
+
+#include <Main/fg_props.hxx>
+#include <Navaids/navlist.hxx>
+#include <Sound/audioident.hxx>
+
+#include "navradio.hxx"
+
+
+namespace Instrumentation {
+
+using simgear::PropertyObject;
+
+/* --------------The Navigation Indicator ----------------------------- */
+
+class NavIndicator {
+public:
+    NavIndicator( SGPropertyNode * rootNode ) :
+      _cdi( rootNode->getNode("heading-needle-deflection", true ) ),
+      _cdiNorm( rootNode->getNode("heading-needle-deflection-norm", true ) ),
+      _course( rootNode->getNode("radials/selected-deg", true ) ),
+      _toFlag( rootNode->getNode("to-flag", true ) ),
+      _fromFlag( rootNode->getNode("from-flag", true ) ),
+      _signalQuality( rootNode->getNode("signal-quality-norm", true ) ),
+      _hasGS( rootNode->getNode("has-gs", true ) ),
+      _gsDeflection(rootNode->getNode("gs-needle-deflection", true )),
+      _gsDeflectionDeg(rootNode->getNode("gs-needle-deflection-deg", true )),
+      _gsDeflectionNorm(rootNode->getNode("gs-needle-deflection-norm", true ))
+  {
+  }
+
+  virtual ~NavIndicator() {}
+
+  /**
+   * set the normalized CDI deflection
+   * @param norm the cdi deflection normalized [-1..1]
+   */
+  void setCDI( double norm )
+  {
+      _cdi = norm * 10.0;
+      _cdiNorm = norm;
+  }
+
+  /**
+   * set the normalized GS deflection
+   * @param norm the gs deflection normalized to [-1..1]
+   */
+  void setGS( double norm )
+  {
+      _gsDeflectionNorm = norm;
+      _gsDeflectionDeg = norm * 0.7;
+      _gsDeflection = norm * 3.5;
+  }
+
+  void setGS( bool enabled )
+  {
+      _hasGS = enabled;
+      if( !enabled ) {
+        setGS( 0.0 );
+      }
+  }
+
+  void showFrom( bool on )
+  {
+      _fromFlag = on;
+  }
+
+  void showTo( bool on )
+  {
+      _toFlag = on;
+  }
+      
+  void setSelectedCourse( double course )
+  {
+      _course = course;
+  }
+
+  double getSelectedCourse() const
+  {
+      return SGMiscd::normalizePeriodic(0.0, 360.0, _course );
+  }
+
+  void setSignalQuality( double signalQuality )
+  {
+      _signalQuality = signalQuality;
+  }
+
+private:
+  PropertyObject<double> _cdi;
+  PropertyObject<double> _cdiNorm;
+  PropertyObject<double> _course;
+  PropertyObject<double> _toFlag;
+  PropertyObject<double> _fromFlag;
+  PropertyObject<double> _signalQuality;
+  PropertyObject<double> _hasGS;
+  PropertyObject<double> _gsDeflection;
+  PropertyObject<double> _gsDeflectionDeg;
+  PropertyObject<double> _gsDeflectionNorm;
+};
+
+/* ---------------------------------------------------------------- */
+
+class NavRadioComponent {
+public:
+  NavRadioComponent( const std::string & name, SGPropertyNode_ptr rootNode );
+  virtual ~NavRadioComponent();
+
+  virtual void   update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void   search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual double getRange_nm( const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void   display( NavIndicator & navIndicator ) = 0;
+  virtual bool   valid() const { return NULL != _navRecord && true == _serviceable; }
+
+protected:
+  virtual double computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual FGNavList * getNavaidList() = 0;
+
+  // General-purpose sawtooth function.  Graph looks like this:
+  //         /\                                    .
+  //       \/
+  // Odd symmetry, inversion symmetry about the origin.
+  // Unit slope at the origin.
+  // Max 1, min -1, period 4.
+  // Two zero-crossings per period, one with + slope, one with - slope.
+  // Useful for false localizer courses.
+  static double sawtooth(double xx)
+  {
+    return 4.0 * fabs(xx/4.0 + 0.25 - floor(xx/4.0 + 0.75)) - 1.0;
+  }
+
+  SGPropertyNode_ptr _rootNode;
+  const std::string _name;
+  FGNavRecord * _navRecord;
+  PropertyObject<bool>   _serviceable;
+  PropertyObject<double> _signalQuality_norm;
+  PropertyObject<double> _trueBearingTo_deg;
+  PropertyObject<double> _trueBearingFrom_deg;
+  PropertyObject<double> _trackDistance_m;
+  PropertyObject<double> _slantDistance_m;
+  PropertyObject<double> _heightAboveStation_ft;
+  PropertyObject<string> _ident;
+  PropertyObject<bool>   _inRange;
+  PropertyObject<double> _range_nm;
+};
+
+class NavRadioComponentWithIdent : public NavRadioComponent {
+public:
+  NavRadioComponentWithIdent( const std::string & name, SGPropertyNode_ptr rootNode, AudioIdent * audioIdent );
+  virtual ~NavRadioComponentWithIdent();
+  void update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition );
+protected:
+  static std::string getIdentString( const std::string & name, int index );
+private:
+  AudioIdent * _audioIdent;
+  PropertyObject<double> _identVolume;
+  PropertyObject<bool>   _identEnabled;
+};
+
+std::string NavRadioComponentWithIdent::getIdentString( const std::string & name, int index )
+{
+  std::ostringstream temp;
+  temp << name << "-ident-" << index;
+  return temp.str();
+}
+
+NavRadioComponentWithIdent::NavRadioComponentWithIdent( const std::string & name, SGPropertyNode_ptr rootNode, AudioIdent * audioIdent ) :
+  NavRadioComponent( name, rootNode ),
+  _audioIdent( audioIdent ),
+  _identVolume( rootNode->getNode(name,true)->getNode("ident-volume",true) ),
+  _identEnabled( rootNode->getNode(name,true)->getNode("ident-enabled",true) )
+{
+  _audioIdent->init();
+
+}
+NavRadioComponentWithIdent::~NavRadioComponentWithIdent()
+{
+  delete _audioIdent;
+}
+
+void NavRadioComponentWithIdent::update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  NavRadioComponent::update( dt, aircraftPosition );
+  _audioIdent->update( dt );
+
+  if( false == ( valid() && _identEnabled && _signalQuality_norm > 0.1 ) ) {
+      _audioIdent->setIdent("", 0.0 );
+      return;
+  }
+  _audioIdent->setIdent( _navRecord->get_trans_ident(), SGMiscd::clip(_identVolume, 0.0, 1.0) );
+}
+
+NavRadioComponent::NavRadioComponent( const std::string & name, SGPropertyNode_ptr rootNode ) :
+  _rootNode(rootNode),
+  _name(name),
+  _navRecord(NULL),
+  _serviceable( rootNode->getNode(name,true)->getNode("serviceable",true) ),
+  _signalQuality_norm( rootNode->getNode(name,true)->getNode("signal-quality-norm",true) ),
+  _trueBearingTo_deg( rootNode->getNode(name,true)->getNode("true-bearing-to-deg",true) ),
+  _trueBearingFrom_deg( rootNode->getNode(name,true)->getNode("true-bearing-from-deg",true) ),
+  _trackDistance_m( rootNode->getNode(name,true)->getNode("track-distance-m",true) ),
+  _slantDistance_m( rootNode->getNode(name,true)->getNode("slant-distance-m",true) ),
+  _heightAboveStation_ft( rootNode->getNode(name,true)->getNode("height-above-station-ft",true) ),
+  _ident( rootNode->getNode(name,true)->getNode("ident",true) ),
+  _inRange( rootNode->getNode(name,true)->getNode("in-range",true) ),
+  _range_nm( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("range-nm",true) )
+{
+  simgear::props::Type typ = _serviceable.node()->getType();
+  if ((typ == simgear::props::NONE) || (typ == simgear::props::UNSPECIFIED))
+    _serviceable = true;
+}
+
+NavRadioComponent::~NavRadioComponent()
+{
+}
+
+double NavRadioComponent::getRange_nm( const SGGeod & aircraftPosition )
+{ 
+  if( _navRecord == NULL ) return 0.0; // no station: no range
+  double d = _navRecord->get_range();
+  if( d <= SGLimitsd::min() ) return 25.0; // no configured range: arbitrary number
+  return d; // configured range
+}
+
+void NavRadioComponent::search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  if( NULL == (_navRecord = getNavaidList()->findByFreq(frequency, aircraftPosition )) ) {
+    SG_LOG(SG_INSTR,SG_ALERT, "No " << _name << " available at " << frequency );
+    _ident = "";
+    return;
+  }
+  SG_LOG(SG_INSTR,SG_ALERT, "Using " << _name << "'" << _navRecord->get_ident() << "' for " << frequency );
+  _ident = _navRecord->ident();
+}
+
+double NavRadioComponent::computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  if( false == valid() ) return 0.0;
+
+  double distance_nm = _slantDistance_m * SG_METER_TO_NM;
+  double range_nm = _range_nm;
+
+  // assume signal quality is 100% up to the published range and 
+  // decay with the distance squared further out
+  if ( distance_nm <= range_nm ) return 1.0;
+  return range_nm*range_nm/(distance_nm*distance_nm);
+}
+
+void NavRadioComponent::update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+    if( false == valid() ) {
+      _signalQuality_norm = 0.0;
+      _trueBearingTo_deg = 0.0;
+      _trueBearingFrom_deg = 0.0;
+      _trackDistance_m = 0.0;
+      _slantDistance_m = 0.0;
+      return;
+    } 
+
+    _slantDistance_m = dist(_navRecord->cart(), SGVec3d::fromGeod(aircraftPosition));
+
+    double az1 = 0.0, az2 = 0.0, dist = 0.0;
+    SGGeodesy::inverse(aircraftPosition, _navRecord->geod(), az1, az2, dist );
+    _trueBearingTo_deg = az1; _trueBearingFrom_deg = az2; _trackDistance_m = dist;
+    _heightAboveStation_ft = SGMiscd::max(0.0, aircraftPosition.getElevationFt() - _navRecord->get_elev_ft());
+
+    _range_nm = getRange_nm(aircraftPosition);
+    _signalQuality_norm = computeSignalQuality_norm( aircraftPosition );
+    _inRange = _signalQuality_norm > 0.2;
+}
+
+/* ---------------------------------------------------------------- */
+
+static std::string VORTablePath( const char * name )
+{
+    SGPath path( globals->get_fg_root() );
+    path.append( "Navaids" );
+    path.append(name);
+    return path.str();
+}
+
+class VOR : public NavRadioComponentWithIdent {
+public:
+  VOR( SGPropertyNode_ptr rootNode);
+  virtual ~VOR();
+  virtual void update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void display( NavIndicator & navIndicator );
+  virtual double getRange_nm(const SGGeod & aircraftPosition);
+protected:
+  virtual double computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual FGNavList * getNavaidList();
+
+private:
+  double _totalTime;
+  class ServiceVolume {
+  public:
+    ServiceVolume() :
+      term_tbl(VORTablePath("range.term")),
+      low_tbl(VORTablePath("range.low")),
+      high_tbl(VORTablePath("range.high")) {
+    }
+    double adjustRange( double height_ft, double nominalRange_nm );
+
+  private:
+    SGInterpTable term_tbl;
+    SGInterpTable low_tbl;
+    SGInterpTable high_tbl;
+  } _serviceVolume;
+
+  PropertyObject<double> _radial;
+  PropertyObject<double> _radialInbound;
+};
+
+// model standard VOR/DME/TACAN service volumes as per AIM 1-1-8
+double VOR::ServiceVolume::adjustRange( double height_ft, double nominalRange_nm )
+{
+    if (nominalRange_nm < SGLimitsd::min() )
+      nominalRange_nm = FG_NAV_DEFAULT_RANGE;
+    
+    // extend out actual usable range to be 1.3x the published safe range
+    const double usability_factor = 1.3;
+
+    // assumptions we model the standard service volume, plus
+    // ... rather than specifying a cylinder, we model a cone that
+    // contains the cylinder.  Then we put an upside down cone on top
+    // to model diminishing returns at too-high altitudes.
+
+    if ( nominalRange_nm < 25.0 + SG_EPSILON ) {
+       // Standard Terminal Service Volume
+       return term_tbl.interpolate( height_ft ) * usability_factor;
+    } else if ( nominalRange_nm < 50.0 + SG_EPSILON ) {
+       // Standard Low Altitude Service Volume
+       // table is based on range of 40, scale to actual range
+       return low_tbl.interpolate( height_ft ) * nominalRange_nm / 40.0
+           * usability_factor;
+    } else {
+       // Standard High Altitude Service Volume
+       // table is based on range of 130, scale to actual range
+       return high_tbl.interpolate( height_ft ) * nominalRange_nm / 130.0
+           * usability_factor;
+    }
+}
+
+VOR::VOR( SGPropertyNode_ptr rootNode) :
+  NavRadioComponentWithIdent("vor", rootNode, new VORAudioIdent(getIdentString(string("vor"), rootNode->getIndex()))),
+  _totalTime(0.0),
+  _radial( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("radial",true) ),
+  _radialInbound( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("radial-inbound",true) )
+{
+}
+
+VOR::~VOR()
+{
+}
+
+double VOR::getRange_nm( const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  return _serviceVolume.adjustRange( _heightAboveStation_ft, _navRecord->get_range() );
+}
+
+FGNavList * VOR::getNavaidList()
+{
+  return globals->get_navlist();
+}
+
+double VOR::computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  // apply cone of confusion. Some sources say it's opening angle is 53deg, others estimate
+  // a diameter of 1NM per 6000ft (approx. 45deg). ICAO Annex 10 says minimum 40deg.
+  // We use 1NM@6000ft and a distance-squared
+  // function to make signal-quality=100% 0.5NM@6000ft from the center and zero overhead
+  double cone_of_confusion_width = 0.5 * _heightAboveStation_ft / 6000.0 * SG_NM_TO_METER;
+  if( _trackDistance_m < cone_of_confusion_width ) {
+    double d = cone_of_confusion_width <= SGLimitsd::min() ? 1 : 
+              (1 - _trackDistance_m/cone_of_confusion_width);
+    return 1-d*d;
+  } 
+
+  // use default decay function outside the cone of confusion
+  return NavRadioComponentWithIdent::computeSignalQuality_norm( aircraftPosition );
+}
+
+void VOR::update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  _totalTime += dt;
+  NavRadioComponentWithIdent::update( dt, aircraftPosition );
+
+  if( false == valid() ) {
+      _radial = 0.0;
+      return;
+  }
+
+  // an arbitrary error function
+  double error = 0.5*(sin(_totalTime/11.0) + sin(_totalTime/23.0));
+
+  // add 1% error at 100% signal-quality
+  // add 50% error at  0% signal-quality
+  // of full deflection (+/-10deg)
+  double e = 10.0 * ( 0.01 + (1-_signalQuality_norm) * 0.49 ) * error;
+
+  // compute magnetic bearing from the station (aka current radial)
+  double r = SGMiscd::normalizePeriodic(0.0, 360.0, _trueBearingFrom_deg - _navRecord->get_multiuse() + e );
+
+  _radial = r;
+  _radialInbound = SGMiscd::normalizePeriodic(0.0,360.0, 180.0 + _radial);
+}
+
+void VOR::display( NavIndicator & navIndicator )
+{
+  if( false == valid() ) return;
+
+  double offset = SGMiscd::normalizePeriodic(-180.0,180.0,_radial - navIndicator.getSelectedCourse());
+  bool to = fabs(offset) >= 90.0;
+
+  if( to ) offset = -offset + copysign(180.0,offset);
+
+  navIndicator.showTo( to );
+  navIndicator.showFrom( !to );
+  // normalize to +/- 1.0 for +/- 10deg, decrease deflection with decreasing signal
+  navIndicator.setCDI( SGMiscd::clip( -offset/10.0, -1.0, 1.0 ) * _signalQuality_norm );
+  navIndicator.setSignalQuality( _signalQuality_norm );
+}
+
+/* ---------------------------------------------------------------- */
+class LOC : public NavRadioComponentWithIdent {
+public:
+  LOC( SGPropertyNode_ptr rootNode );
+  virtual ~LOC();
+  virtual void update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void display( NavIndicator & navIndicator );
+  virtual double getRange_nm(const SGGeod & aircraftPosition);
+
+protected:
+  virtual double computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual FGNavList * getNavaidList();
+
+private:
+  class ServiceVolume {
+  public:
+      ServiceVolume();
+      double adjustRange( double azimuthAngle_deg, double elevationAngle_deg );
+  private:
+      SGInterpTable _azimuthTable;
+      SGInterpTable _elevationTable;
+  } _serviceVolume;
+  PropertyObject<double> _localizerOffset_norm;
+  PropertyObject<double> _localizerWidth_deg;
+};
+
+LOC::ServiceVolume::ServiceVolume()
+{
+// maybe this: http://www.tpub.com/content/aviation2/P-1244/P-12440125.htm
+  // ICAO Annex 10 - 3.1.3.2.2: The emission from the localizer
+  // shall be horizontally polarized
+  // very rough abstraction of a 5-element yagi antenna's
+  // E-plane radiation diagram
+  _azimuthTable.addEntry(   0.0, 1.0 );
+  _azimuthTable.addEntry(  10.0, 1.0 );
+  _azimuthTable.addEntry(  30.0, 0.75 );
+  _azimuthTable.addEntry(  40.0, 0.50 );
+  _azimuthTable.addEntry(  50.0, 0.20 );
+  _azimuthTable.addEntry(  60.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry(  70.0, 0.20 );
+  _azimuthTable.addEntry(  80.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry(  90.0, 0.05 );
+  _azimuthTable.addEntry( 105.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry( 130.0, 0.05 );
+  _azimuthTable.addEntry( 150.0, 0.30 );
+  _azimuthTable.addEntry( 160.0, 0.40 );
+  _azimuthTable.addEntry( 170.0, 0.50 );
+  _azimuthTable.addEntry( 180.0, 0.50 );
+
+  _elevationTable.addEntry(   0.0, 0.1 );
+  _elevationTable.addEntry(  1.05, 1.0 );
+  _elevationTable.addEntry(  7.00, 1.0 );
+  _elevationTable.addEntry(  45.0, 0.3 );
+  _elevationTable.addEntry(  90.0, 0.1 );
+  _elevationTable.addEntry( 180.0, 0.01 );
+}
+
+double LOC::ServiceVolume::adjustRange( double azimuthAngle_deg, double elevationAngle_deg )
+{
+    return _azimuthTable.interpolate( fabs(azimuthAngle_deg) ) * 
+        _elevationTable.interpolate( fabs(elevationAngle_deg) );
+}
+
+LOC::LOC( SGPropertyNode_ptr rootNode) :
+  NavRadioComponentWithIdent("loc", rootNode, new LOCAudioIdent(getIdentString(string("loc"), rootNode->getIndex()))),
+  _serviceVolume(),
+  _localizerOffset_norm( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("offset-norm",true) ),
+  _localizerWidth_deg( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("width-deg",true) )
+{
+}
+
+LOC::~LOC()
+{
+}
+
+FGNavList * LOC::getNavaidList()
+{
+  return globals->get_loclist();
+}
+
+void LOC::search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  NavRadioComponentWithIdent::search( frequency, aircraftPosition );
+  if( false == valid() ) {
+      _localizerWidth_deg = 0.0;
+      return;
+  }
+
+  // cache slightly expensive value, 
+  // sanitized in FGNavRecord::localizerWidth() to  never become zero
+  _localizerWidth_deg = _navRecord->localizerWidth();
+}
+
+/* Localizer coverage (ICAO Annex 10 Volume I 3.1.3.3 
+  25NM within +/-10 deg from the front course line
+  17NM between 10 and 35deg from the front course line
+  10NM outside of +/- 35deg  if coverage is provided
+  at and above a height of 2000ft above threshold or
+  1000ft above the highest point within intermediate
+  and final approach areas. Upper limit is a surface
+  extending outward from the localizer and inclined at
+  7 degrees above the horizontal
+ */
+double LOC::getRange_nm(const SGGeod & aircraftPosition)
+{
+  double elevationAngle = ::atan2(_heightAboveStation_ft*SG_FEET_TO_METER, _trackDistance_m)*SG_RADIANS_TO_DEGREES;
+  double azimuthAngle = SGMiscd::normalizePeriodic( -180.0, 180.0, _trueBearingFrom_deg + 180.0 - _navRecord->get_multiuse() );
+
+  // looks like our navrecord declared range is based on 10NM?
+  return  _navRecord->get_range() * _serviceVolume.adjustRange( azimuthAngle, elevationAngle );
+}
+
+double LOC::computeSignalQuality_norm( const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  return NavRadioComponentWithIdent::computeSignalQuality_norm( aircraftPosition );
+}
+
+void LOC::update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  NavRadioComponentWithIdent::update( dt, aircraftPosition );
+
+  if( false == valid() ) {
+    _localizerOffset_norm = 0.0;
+    return;
+  }
+
+  double offset = SGMiscd::normalizePeriodic( -180.0, 180.0, _trueBearingFrom_deg + 180.0 - _navRecord->get_multiuse() );
+
+  // The factor of 30.0 gives a period of 120 which gives us 3 cycles and six 
+  // zeros i.e. six courses: one front course, one back course, and four 
+  // false courses. Three of the six are reverse sensing.
+  offset = 30.0 * sawtooth(offset / 30.0);
+
+  // normalize offset to the localizer width, scale and clip to [-1..1]
+  offset = SGMiscd::clip( 2.0 * offset / _localizerWidth_deg, -1.0, 1.0 );
+  
+  _localizerOffset_norm = offset;
+}
+
+void LOC::display( NavIndicator & navIndicator )
+{
+  if( false == valid() ) 
+    return;
+
+  navIndicator.showTo( true );
+  navIndicator.showFrom( false );
+
+  navIndicator.setCDI( _localizerOffset_norm * _signalQuality_norm );
+  navIndicator.setSignalQuality( _signalQuality_norm );
+}
+
+class GS : public NavRadioComponent {
+public:
+  GS( SGPropertyNode_ptr rootNode);
+  virtual ~GS();
+  virtual void update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition );
+  virtual void display( NavIndicator & navIndicator );
+
+  virtual double getRange_nm(const SGGeod & aircraftPosition);
+protected:
+  virtual FGNavList * getNavaidList();
+
+private:
+  class ServiceVolume {
+  public:
+      ServiceVolume();
+      double adjustRange( double azimuthAngle_deg, double elevationAngle_deg );
+  private:
+      SGInterpTable _azimuthTable;
+      SGInterpTable _elevationTable;
+  } _serviceVolume;
+  static SGVec3d tangentVector(const SGGeod& midpoint, const double heading);
+
+  PropertyObject<double>  _targetGlideslope_deg;
+  PropertyObject<double>  _glideslopeOffset_norm;
+  SGVec3d _gsAxis;
+  SGVec3d _gsVertical;
+};
+
+GS::ServiceVolume::ServiceVolume()
+{
+// maybe this: http://www.tpub.com/content/aviation2/P-1244/P-12440125.htm
+  // ICAO Annex 10 - 3.1.5.2.2: The emission from the glide path equipment
+  // shall be horizontally polarized
+  // very rough abstraction of a 5-element yagi antenna's
+  // E-plane radiation diagram
+  _azimuthTable.addEntry(   0.0, 1.0 );
+  _azimuthTable.addEntry(  10.0, 1.0 );
+  _azimuthTable.addEntry(  30.0, 0.75 );
+  _azimuthTable.addEntry(  40.0, 0.50 );
+  _azimuthTable.addEntry(  50.0, 0.20 );
+  _azimuthTable.addEntry(  60.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry(  70.0, 0.20 );
+  _azimuthTable.addEntry(  80.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry(  90.0, 0.05 );
+  _azimuthTable.addEntry( 105.0, 0.10 );
+  _azimuthTable.addEntry( 130.0, 0.05 );
+  _azimuthTable.addEntry( 150.0, 0.30 );
+  _azimuthTable.addEntry( 160.0, 0.40 );
+  _azimuthTable.addEntry( 170.0, 0.50 );
+  _azimuthTable.addEntry( 180.0, 0.50 );
+
+  _elevationTable.addEntry(   0.0, 0.1 );
+  _elevationTable.addEntry(  1.05, 1.0 );
+  _elevationTable.addEntry(  7.00, 1.0 );
+  _elevationTable.addEntry(  45.0, 0.3 );
+  _elevationTable.addEntry(  90.0, 0.1 );
+  _elevationTable.addEntry( 180.0, 0.01 );
+}
+
+double GS::ServiceVolume::adjustRange( double azimuthAngle_deg, double elevationAngle_deg )
+{
+    return _azimuthTable.interpolate( fabs(azimuthAngle_deg) ) * 
+        _elevationTable.interpolate( fabs(elevationAngle_deg) );
+}
+
+GS::GS( SGPropertyNode_ptr rootNode) :
+  NavRadioComponent("gs", rootNode ),
+  _targetGlideslope_deg( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("slope",true) ),
+  _glideslopeOffset_norm( rootNode->getNode(_name,true)->getNode("offset-norm",true) ),
+  _gsAxis(SGVec3d::zeros()),
+  _gsVertical(SGVec3d::zeros())
+{
+}
+
+GS::~GS()
+{
+}
+
+FGNavList * GS::getNavaidList()
+{
+  return globals->get_gslist();
+}
+
+double GS::getRange_nm(const SGGeod & aircraftPosition)
+{
+  double elevationAngle = ::atan2(_heightAboveStation_ft*SG_FEET_TO_METER, _trackDistance_m)*SG_RADIANS_TO_DEGREES;
+  double azimuthAngle = SGMiscd::normalizePeriodic( -180.0, 180.0, _trueBearingFrom_deg + 180.0 - fmod(_navRecord->get_multiuse(), 1000.0) );
+  return  _navRecord->get_range() * _serviceVolume.adjustRange( azimuthAngle, elevationAngle );
+}
+
+// Calculate a Cartesian unit vector in the
+// local horizontal plane, i.e. tangent to the 
+// surface of the earth at the local ground zero.
+// The tangent vector passes through the given  <midpoint> 
+// and points forward along the given <heading>.
+// The <heading> is given in degrees.
+SGVec3d GS::tangentVector(const SGGeod& midpoint, const double heading)
+{
+  // move 100m away from the midpoint - arbitrary number
+  const double delta(100.0);
+  SGGeod head, tail;
+  double az2;                   // ignored
+  SGGeodesy::direct(midpoint, heading,     delta, head, az2);
+  SGGeodesy::direct(midpoint, 180+heading, delta, tail, az2);
+  head.setElevationM(midpoint.getElevationM());
+  tail.setElevationM(midpoint.getElevationM());
+  SGVec3d head_xyz = SGVec3d::fromGeod(head);
+  SGVec3d tail_xyz = SGVec3d::fromGeod(tail);
+// Awkward formula here, needed because vector-by-scalar
+// multiplication is defined, but not vector-by-scalar division.
+  return (head_xyz - tail_xyz) * (0.5/delta);
+}
+
+void GS::search( double frequency, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  NavRadioComponent::search( frequency, aircraftPosition );
+  if( false == valid() ) {
+      _gsAxis = SGVec3d::zeros();
+      _gsVertical = SGVec3d::zeros();
+      _targetGlideslope_deg = 3.0;
+      return;
+  }
+  
+  double gs_radial = SGMiscd::normalizePeriodic(0.0, 360.0, fmod(_navRecord->get_multiuse(), 1000.0) );
+
+  _gsAxis = tangentVector(_navRecord->geod(), gs_radial);
+  SGVec3d gsBaseline = tangentVector(_navRecord->geod(), gs_radial + 90.0);
+  _gsVertical = cross(gsBaseline, _gsAxis);
+
+  int tmp = (int)(_navRecord->get_multiuse() / 1000.0);
+  // catch unconfigured glideslopes here, they will cause nan later
+  _targetGlideslope_deg = SGMiscd::max( 1.0, (double)tmp / 100.0 );
+}
+
+void GS::update( double dt, const SGGeod & aircraftPosition )
+{
+  NavRadioComponent::update( dt, aircraftPosition );
+  if( false == valid() ) {
+      _glideslopeOffset_norm = 0.0;
+      return;
+  }
+  
+  SGVec3d pos = SGVec3d::fromGeod(aircraftPosition) - _navRecord->cart(); // relative vector from gs antenna to aircraft
+  // The positive GS axis points along the runway in the landing direction,
+  // toward the far end, not toward the approach area, so we need a - sign here:
+  double comp_h = -dot(pos, _gsAxis);      // component in horiz direction
+  double comp_v = dot(pos, _gsVertical);   // component in vertical direction
+  //double comp_b = dot(pos, _gsBaseline);   // component in baseline direction
+  //if (comp_b) {}                           // ... (useful for debugging)
+
+// _gsDirect represents the angle of elevation of the aircraft
+// as seen by the GS transmitter.
+  double gsDirect = atan2(comp_v, comp_h) * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
+// At this point, if the aircraft is centered on the glide slope,
+// _gsDirect will be a small positive number, e.g. 3.0 degrees
+
+// Aim the branch cut straight down 
+// into the ground below the GS transmitter:
+  if (gsDirect < -90.0) gsDirect += 360.0;
+
+  double offset = _targetGlideslope_deg - gsDirect;
+  if( offset < 0.0 )
+    offset = _targetGlideslope_deg/2 * sawtooth(2.0*offset/_targetGlideslope_deg);
+  assert( false == isnan(offset) );
+// GS is documented to be 1.4 degrees thick, 
+// i.e. plus or minus 0.7 degrees from the midline:
+  _glideslopeOffset_norm = SGMiscd::clip(offset/0.7, -1.0, 1.0);
+}
+
+void GS::display( NavIndicator & navIndicator )
+{
+  if( false == valid() ) {
+    navIndicator.setGS( false );
+    return;
+  }
+  navIndicator.setGS( true );
+  navIndicator.setGS( _glideslopeOffset_norm );
+}
+
+/* ------------- A NAV/COMM Frequency formatter ---------------------- */
+
+class FrequencyFormatter : public SGPropertyChangeListener {
+public:
+  FrequencyFormatter( SGPropertyNode_ptr freqNode, SGPropertyNode_ptr fmtFreqNode, double channelSpacing ) :
+    _freqNode( freqNode ),
+    _fmtFreqNode( fmtFreqNode ),
+    _channelSpacing(channelSpacing)
+  {
+    _freqNode->addChangeListener( this );
+    valueChanged(_freqNode);
+  }
+  ~FrequencyFormatter()
+  {
+    _freqNode->removeChangeListener( this );
+  }
+
+  void valueChanged (SGPropertyNode * prop)
+  {
+    // format as fixed decimal "nnn.nn"
+    ostringstream buf;
+    buf << std::fixed 
+        << std::setw(5) 
+        << std::setfill('0') 
+        << std::setprecision(2)
+        << getFrequency();
+    _fmtFreqNode->setStringValue( buf.str() );
+  }
+
+  double getFrequency() const 
+  {
+    double d = SGMiscd::roundToInt(_freqNode->getDoubleValue() / _channelSpacing) * _channelSpacing;
+    // strip last digit, do not round
+    return ((int)(d*100))/100.0;
+  }
+
+private:
+  SGPropertyNode_ptr _freqNode;
+  SGPropertyNode_ptr _fmtFreqNode;
+  double _channelSpacing;
+};
+
+
+/* ------------- The NavRadio implementation ---------------------- */
+
+class NavRadioImpl : public NavRadio {
+public:
+  NavRadioImpl( SGPropertyNode_ptr node );
+  virtual ~NavRadioImpl();
+
+  virtual void update( double dt );
+  virtual void init();
+private:
+  void search();
+
+  class Legacy {
+  public:
+      Legacy( NavRadioImpl * navRadioImpl ) : _navRadioImpl( navRadioImpl ) {}
+
+      void init();
+      void update( double dt );
+  private:
+      NavRadioImpl * _navRadioImpl;
+      SGPropertyNode_ptr is_valid_node;
+      SGPropertyNode_ptr nav_serviceable_node;
+  } _legacy;
+
+  const static int VOR_COMPONENT = 0;
+  const static int LOC_COMPONENT = 1;
+  const static int GS_COMPONENT  = 2;
+
+  std::string _name;
+  int         _num;
+  SGPropertyNode_ptr _rootNode;
+  FrequencyFormatter _useFrequencyFormatter;
+  FrequencyFormatter _stbyFrequencyFormatter;
+  std::vector<NavRadioComponent*> _components;
+  NavIndicator _navIndicator;
+  double _stationTTL;
+  double _frequency;
+  PropertyObject<bool> _cdiDisconnected;
+};
+
+NavRadioImpl::NavRadioImpl( SGPropertyNode_ptr node ) :
+  _legacy( this ),
+  _name(node->getStringValue("name", "nav")),
+  _num(node->getIntValue("number", 0)),
+  _rootNode(fgGetNode( string("/instrumentation/") + _name, _num, true)),
+  _useFrequencyFormatter( _rootNode->getNode("frequencies/selected-mhz",true), _rootNode->getNode("frequencies/selected-mhz-fmt",true), 0.05 ),
+  _stbyFrequencyFormatter( _rootNode->getNode("frequencies/standby-mhz",true), _rootNode->getNode("frequencies/standby-mhz-fmt",true), 0.05 ),
+  _navIndicator(_rootNode),
+  _stationTTL(0.0),
+  _frequency(-1.0),
+  _cdiDisconnected(_rootNode->getNode("cdi-disconnected",true))
+{
+}
+
+NavRadioImpl::~NavRadioImpl()
+{
+  BOOST_FOREACH( NavRadioComponent * p, _components ) {
+    delete p;
+  }
+}
+
+void NavRadioImpl::init()
+{
+  if( 0 < _components.size() )
+    return;
+
+  _components.push_back( new VOR(_rootNode) );
+  _components.push_back( new LOC(_rootNode) );
+  _components.push_back( new GS(_rootNode) );
+
+  _legacy.init();
+}
+
+void NavRadioImpl::search()
+{
+}
+
+void NavRadioImpl::update( double dt )
+{
+  if( dt < SGLimitsd::min() ) return;
+
+  SGGeod position;
+
+  try {
+    position = globals->get_aircraft_position();
+  }
+  catch( exception & ) {
+    return;
+  }
+
+  _stationTTL -= dt;
+  if( _frequency != _useFrequencyFormatter.getFrequency() ) {
+      _frequency = _useFrequencyFormatter.getFrequency();
+      _stationTTL = 0.0;
+  }
+
+  BOOST_FOREACH( NavRadioComponent * p, _components ) {
+      if( _stationTTL <= 0.0 )
+          p->search( _frequency, position );
+      p->update( dt, position );
+
+      if( false == _cdiDisconnected )
+          p->display( _navIndicator );
+  }
+
+  if( _stationTTL <= 0.0 )
+      _stationTTL = 30.0;
+
+  _legacy.init();
+}
+
+void NavRadioImpl::Legacy::init()
+{
+    is_valid_node = _navRadioImpl->_rootNode->getChild("data-is-valid", 0, true);
+    nav_serviceable_node = _navRadioImpl->_rootNode->getChild("serviceable", 0, true);
+
+}
+
+void NavRadioImpl::Legacy::update( double dt )
+{
+    is_valid_node->setBoolValue( 
+        _navRadioImpl->_components[VOR_COMPONENT]->valid() || _navRadioImpl->_components[LOC_COMPONENT]->valid()  
+        );
+}
+
+
+SGSubsystem * NavRadio::createInstance( SGPropertyNode_ptr rootNode )
+{
+    // use old navradio code by default
+    if( fgGetBool( "/instrumentation/use-new-navradio", false ) )
+        return new NavRadioImpl( rootNode );
+
+    return new FGNavRadio( rootNode );
+}
+
+} // namespace Instrumentation
+
diff --git a/src/Instrumentation/newnavradio.hxx b/src/Instrumentation/newnavradio.hxx
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..5965467
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,18 @@
+
+
+#ifndef _FG_INSTRUMENTATION_NAVRADIO_HXX
+#define _FG_INSTRUMENTATION_NAVRADIO_HXX
+
+#include <simgear/props/props.hxx>
+#include <simgear/structure/subsystem_mgr.hxx>
+
+namespace Instrumentation {
+class NavRadio : public SGSubsystem
+{
+public:
+  static SGSubsystem * createInstance( SGPropertyNode_ptr rootNode );
+};
+
+}
+
+#endif // _FG_INSTRUMENTATION_NAVRADIO_HXX