基于GPS经纬度和当地时间计算日落日出时间实现
2024-04-24 17:31:17
以NRF52 MCU平台实现，先实现UTC及要本时间等转换函数
#ifndef __RTC_MODULE_H__
#define __RTC_MODULE_H__
#include "time.h"
#include "stdbool.h"
#include "stdint.h"
#include "sdk_config.h"
#include "nrf_atomic.h"#pragma anon_unions#ifdef __cplusplus
extern "C" {#endif#define INIT_UTC (1609502400)
#define ONE_DAY_UTC 86400typedef struct{int tm_sec; /* seconds after the minute, 0 to 60(0 - 60 allows for the occasional leap second) */int tm_min; /* minutes after the hour, 0 to 59 */int tm_hour; /* hours since midnight, 0 to 23 */int tm_mday; /* day of the month, 1 to 31 */int tm_mon; /* months since January, 0 to 11 */int tm_year; /* years since 1900 */int tm_wday; /* days since Sunday, 0 to 6 */int tm_yday; /* days since January 1, 0 to 365 */int tm_isdst; /* Daylight Savings Time flag */union { /* ABI-required extra fields, in a variety of types */struct {int __extra_1, __extra_2;};struct {long __extra_1_long, __extra_2_long;};struct {char *__extra_1_cptr, *__extra_2_cptr;};struct {void *__extra_1_vptr, *__extra_2_vptr;};};
}rtc_time_t;extern int8_t time_zone;
extern uint8_t g_sync_utc_flag;uint32_t utc_inc_one(void);
uint32_t rtcm_get_sys_utc(void);
void rtcm_set_sys_utc(uint32_t tmp_utc);
void rtcm_read_sys_time(rtc_time_t *tmp_rtc);
void rtcm_secs_to_date_time(uint32_t t, rtc_time_t *p_time);
void utc_to_local_time(uint32_t utc,rtc_time_t *pTime);
void local_time_to_utc(uint32_t *utc,rtc_time_t *pTime);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif
#include "rtc_module.h"
#include "main.h"
#include "nrfx.h"/***********************************************************************
* macro define
************************************************************************
*/#define NRF_LOG_MODULE_NAME rtc_module
#if ANT_HRM_LOG_ENABLED
#define NRF_LOG_LEVEL 3
#define NRF_LOG_INFO_COLOR 3
#else // ANT_HRM_LOG_ENABLED
#define NRF_LOG_LEVEL 0
#endif // ANT_HRM_LOG_ENABLED
#include "nrf_log.h"
NRF_LOG_MODULE_REGISTER();uint8_t g_sync_utc_flag;
int8_t time_zone = 8; // 时区static nrf_atomic_u32_t sys_utc = INIT_UTC;/*************************************************************************
** function name: rtcm_get_sys_utc
** description: get the system utc
** input para:
**
** return: return the system utc
**************************************************************************/
uint32_t rtcm_get_sys_utc(void)
{uint32_t utc = nrf_atomic_u32_fetch_or(&sys_utc,0);return utc;
}
/**
* @brieaf utc原子操作加1
*/
uint32_t utc_inc_one(void)
{return nrf_atomic_u32_add(&sys_utc,1);
}
/*************************************************************************
** function name: rtcm_set_sys_utc
** description: set the system utc
** input para:
**
** return:
**************************************************************************/
void rtcm_set_sys_utc(uint32_t tmp_utc)
{ uint32_t utc = nrf_atomic_u32_store(&sys_utc,tmp_utc);NRF_LOG_INFO("=========Set_time=%d",sys_utc);
}
/*************************************************************************
** function name: rtcm_read_sys_time
** description: read the system rtc
** input para: tmp_rtc--the rtc you want to read
**
** return:
**************************************************************************/
void rtcm_read_sys_time(rtc_time_t *tmp_rtc)
{//rtc_secs_to_date_time(sys_utc+(u32_t)8*3600, tmp_rtc);uint32_t utc = nrf_atomic_u32_fetch_or(&sys_utc,0); utc_to_local_time(utc, tmp_rtc);
}/**
* @brieaf 本地时间转UTC
*/
void local_time_to_utc(uint32_t *utc,rtc_time_t *pTime)
{struct tm p; memcpy(&p,pTime,sizeof(struct tm));p.tm_year -= 1900;p.tm_mon -= 1;*utc =mktime(&p);
}/**
* @brieaf utc转本地时间
*/
void utc_to_local_time(uint32_t utc,rtc_time_t *pTime)
{struct tm *p; p = localtime(&utc); p->tm_year += 1900;p->tm_mon++;memcpy(pTime,p,sizeof(struct tm));
}计算日出日落相关函数
#ifndef __BSP_SUNRISE_CALC_H
#define __BSP_SUNRISE_CALC_H
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include "rtc_module.h"#define M_PI 3.1415926#ifdef __cplusplus
extern "C" {#endiftypedef struct TAG_SUNRISE
{double sunrise_time; // 日出double sunset_time; // 日落double midDayTime; //中天时间double dawnTime; //天亮时间double darkness_time; //天黑时间
}SUNRISE_TIME_T;void calc_sunrise_info(uint32_t utc,double lo,double la,int32_t zone);/*** @brieaf 获取日出时间*/void get_sunrise_string(char *timestr);/*** @brieaf 获取日落时间*/void get_sunset_string(char *timestr);/*** @brieaf 获取中天时间*/void get_midDayTime_string(char *timestr);/*** @brieaf 获取天亮时间*/void get_dawnTime_string(char *timestr);/*** @brieaf 获取天黑时间*/void get_darkness_time_string(char *timestr);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif
#include "BSP_sunrise_calc.h"
#include "nrf_log_ctrl.h"
#include "nrf_log_default_backends.h"#define NRF_LOG_MODULE_NAME sunrise_calc
#define NRF_LOG_LEVEL 3
#define NRF_LOG_INFO_COLOR 4
#define NRF_LOG_DEBUG_COLOR 3
#include "nrf_log.h"
NRF_LOG_MODULE_REGISTER();static double RAD = 180.0 * 3600 /M_PI;static SUNRISE_TIME_T s_sun_time;/************************** 儒略日的计算** @param y 年** @param M 月** @param d 日** @param h 小时** @param m 分** @param s秒** @return int
***************************/
static double timeToDouble(int y, int M, double d)
{// double A=0;double B=0;double jd=0;//设Y为给定年份，M为月份，D为该月日期（可以带小数）。//若M > 2，Y和M不变，若 M =1或2，以Y–1代Y，以M+12代M，换句话说，如果日期在1月或2月，则被看作是在前一年的13月或14月。//对格里高利历有 ：A = INT（Y/100） B = 2 - A + INT(A/4)//对儒略历，取 B = 0//JD = INT(365.25(Y+4716))+INT(30.6001(M+1))+D+B-1524.5 （7.1）B=-13;jd=floor(365.25 * (y + 4716))+ floor(30.60001 * (M + 1)) +B+ d- 1524.5;return jd;}/***************************** @param t 儒略世纪数** @return 太阳黄经
*****************************/
static double sunHJ(double t)
{double j;t = t + (32.0 * (t + 1.8) * (t + 1.8) - 20) / 86400.0 / 36525.0;// 儒略世纪年数,力学时j = 48950621.66 + 6283319653.318 * t + 53 * t * t - 994 + 334166 *cos(4.669257 + 628.307585 * t) + 3489 * cos(4.6261 + 1256.61517 * t) + 2060.6 * cos(2.67823 + 628.307585 * t) * t;return (j / 10000000);
}static double mod(double num1, double num2)
{num2 = fabs(num2);// 只是取决于Num1的符号return num1 >= 0 ?(num1 - (floor(num1 / num2)) * num2 ): ((floor(fabs(num1) / num2)) * num2 - fabs(num1));
}
/********************************* 保证角度∈(-π,π)** @param ag* @return ag
***********************************/
static double degree(double ag)
{ag = mod(ag, 2 * M_PI);if(ag<=-M_PI){ag=ag+2*M_PI;}else if(ag>M_PI){ag=ag-2*M_PI;}return ag;
}/************************************* @param date 儒略日平午** @param lo 地理经度** @param la 地理纬度** @param tz 时区** @return 太阳升起时间
*************************************/static double sunRiseTime(double date, double lo, double la, double tz){double t,j,sinJ,cosJ,gst,E,a,D,cosH0,cosH1,H0,H1,H;date = date - tz;// 太阳黄经以及它的正余弦值t = date / 36525;j = sunHJ(t);// 太阳黄经以及它的正余弦值sinJ = sin(j);cosJ = cos(j);// 其中2*M_PI*(0.7790572732640 + 1.00273781191135448*jd)恒星时（子午圈位置）gst = 2 * M_PI * (0.779057273264 + 1.00273781191135 * date) + (0.014506 + 4612.15739966 * t + 1.39667721 * t * t) / RAD;E = (84381.406 - 46.836769 * t) / RAD; // 黄赤交角a = atan2(sinJ * cos(E), cosJ);// '太阳赤经D = asin(sin(E) * sinJ); // 太阳赤纬cosH0 = (sin(-50 * 60 / RAD) - sin(la) * sin(D)) / (cos(la) * cos(D)); // 日出的时角计算，地平线下50分cosH1 = (sin(-6 * 3600 / RAD) - sin(la) * sin(D)) / (cos(la) * cos(D)); // 天亮的时角计算，地平线下6度，若为航海请改为地平线下12度// 严格应当区分极昼极夜，本程序不算if (cosH0 >= 1 || cosH0 <= -1){return -0.5;// 极昼}H0 = -acos(cosH0); // 升点时角（日出）若去掉负号 就是降点时角，也可以利用中天和升点计算H1 = -acos(cosH1);H = gst - lo - a; // 太阳时角s_sun_time.midDayTime = date - degree(H) / M_PI / 2 + tz; // 中天时间s_sun_time.dawnTime = date - degree(H - H1) / M_PI / 2 + tz;// 天亮时间return date - degree(H - H0) / M_PI / 2 + tz; // 日出时间，函数返回值
}static void doubleToStr(double time,char *str)
{double t;int h,m,s;t = time + 0.5;t = (t - (int) t) * 24;h = (int) t;t = (t - h) * 60;m = (int) t;t = (t - m) * 60;s = (int) t;sprintf(str,"%02d:%02d:%02d",h,m,s);
}//########################################################################################################################/**
* @brieaf 计算日落,日出,中天,天亮,天黑时间
* @param[in] utc - 当前时间utc
* @param[in] lo - 经度
* @param[in] la - 纬度
* @param[in] zone - 时区
*/void calc_sunrise_info(uint32_t utc,double lo,double la,int32_t zone){rtc_time_t time;utc_to_local_time(utc,&time);double jd = -lo/180*M_PI;double wd = la/180*M_PI; double richu = timeToDouble(time.tm_year,time.tm_mon,time.tm_mday) - 2451544.5;for (uint32_t i = 0; i < 10; i++){richu = sunRiseTime(richu, jd, wd, zone/24.0);// 逐步逼近法算10次}s_sun_time.sunrise_time = richu;s_sun_time.sunset_time = s_sun_time.midDayTime + s_sun_time.midDayTime - richu;s_sun_time.darkness_time = s_sun_time.midDayTime + s_sun_time.midDayTime-s_sun_time.dawnTime;}/*** @brieaf 获取日出时间*/void get_sunrise_string(char *timestr){doubleToStr(s_sun_time.sunrise_time,timestr);NRF_LOG_INFO("------> sunrise %s",timestr);}/*** @brieaf 获取日落时间*/void get_sunset_string(char *timestr){doubleToStr(s_sun_time.sunset_time,timestr);NRF_LOG_INFO("------> sunset_time %s",timestr);}/*** @brieaf 获取中天时间*/void get_midDayTime_string(char *timestr){doubleToStr(s_sun_time.midDayTime,timestr);NRF_LOG_INFO("------> midDayTime %s",timestr);}/*** @brieaf 获取天亮时间*/void get_dawnTime_string(char *timestr){doubleToStr(s_sun_time.dawnTime,timestr);NRF_LOG_INFO("------> dawnTime %s",timestr);}/*** @brieaf 获取天黑时间*/void get_darkness_time_string(char *timestr){doubleToStr(s_sun_time.darkness_time,timestr);NRF_LOG_INFO("------> darkness_time %s",timestr);}调用calc_sunrise_info函数计算
calc_sunrise_info(1633750052,113.9167f,22.6446,8);
- 调用获取结果函数
char buf[40];get_sunrise_string(buf);get_sunset_string(buf);get_midDayTime_string(buf);get_dawnTime_string(buf);get_darkness_time_string(buf);
- 运行结果
<00> info> sunrise_calc: ------> sunrise 06:18:30
00>
<00> info> sunrise_calc: ------> sunset_time 18:04:52
00>
<00> info> sunrise_calc: ------> midDayTime 12:11:41
00>
<00> info> sunrise_calc: ------> dawnTime 05:56:01
00>
<00> info> sunrise_calc: ------> darkness_time 18:27:22
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