from sense_hat import SenseHat
from time import sleep
import math
from orbit import ISS
from pathlib import Path
from csv import reader
from datetime import datetime, timedelta
from picamera import PiCamera, Color

b = (0, 0, 255)     #Το χρώμα μπλε
w = (255, 255, 255) #Το χρώμα άσπρο
s = SenseHat()      #Aντικείμενο Sense Hat
cam = PiCamera()    #Αντικείμενο PiCamera
s.clear()           #Εκκαθάριση της οθόνης του Sense Hat

#Παρακάτω δημιουργήσαμε ένα πίνακα 8x8 που εκπροσωπεί τα χρώματα 
#που θα οριστούν σε κάθε pixel του Sense Hat

startup_img = [
  w, w, w, w, w, w, w, w, 
  w, w, b, w, w, b, w, w, 
  w, w, b, w, w, b, w, w, 
  w, w, w, w, w, w, w, w, 
  w, w, w, b, b, w, w, w, 
  w, b, w, w, w, w, b, w, 
  w, w, b, b, b, b, w, w, 
  w, w, w, w, w, w, w, w
]
s.set_pixels(startup_img)
sleep(3) #Holding that smile :)

ListOfVals = []   #Άδειος πίνακας τιμών
totaltime = 10800	  #Η συνολική ώρα εκτέλεσης σε δευτερόλεπτα
timeperloop = 30	#Ώρα ανά επανάληψη

base_folder = Path(__file__).parent.resolve()  #Του Path του γονικού φακέλου του main.py

csvfileapp = open(str(base_folder) + "/ourresults.csv", 'a')  #Δημιουργία του αρχείου ourresults.csv στο φάκελο του main.py, σε λειτουργία σύναψης.
#Στην πρώτη στήλη του ourresults.csv περιέχεται το ύψος του σταθμού (σε χιλιόμετρα),στη δεύτερη η επιτάχυνσή του (m/s^2)
#και στην τρίτη το αποτέλεσμα της συνθήκης της συνάρτησης calculate_height(), η οποία εμφανίζεται παρακάτω.
csvclear1 = open(str(base_folder) + "/ourresults.csv", 'w+')  #Ξανανοίγουμε το ourresults.csv σε λειτουργία αντικατάστασης
csvclear1.write("") #εκκαθαριση του ourresults.csv στην εκκηνιση.
csvclear1.close() #Κλείνουμε το ourresults.csv που ανοίξαμε σε λειτουργία αντικατάστασης

#Ομοίος με το ourresults.csv, δημιουργούμε και εκκαθαρίζουμε το info.csv, στο οποίο θα επισυνάψουμε την την πρώτη και τελευταία μέτρηση του ύψους,
#την γεωγραφική θέση του σταθμού και την ώρα που μετρήθηκαν και τέλος σε άλλη σειρά την υψομετρική διαφορά και την μέση τιμή του ύψους
info_csv = open(str(base_folder) + "/info.csv", 'a') 
csvclear2 = open(str(base_folder) + "/info.csv", 'w+')
csvclear2.write("")
csvclear2.close()

starttime = datetime.now()

def calculate_height(stop: bool): #Η stop πρέπει να είναι τύπου bool
  #Μέρος 1 - Σε αυτο το μερος υπολογίζουμε την επιτάχυνση του ISS 
  #χρησιμοποιώντας την αδρανειακή μονάδα μέτρησης 
  accel = s.get_accelerometer_raw()
  accel_x = accel['x']
  accel_y = accel['y']
  accel_z = accel['z']
  totalacc = math.sqrt(accel_x ** 2 + accel_y ** 2 + accel_z**2)
  g = totalacc * 9.80655 #S.I. 

  #Μέρος 2 - Εδώ υπολογίζουμε το ύψος του ISS, χρησιμοποιώντας τον τυπο της έντασης του βαρυτικού πεδίου
  #και λαμβάνοντας σταθερές από το SI. (Βαρυτική σταθερά, Μάζα Γης, Ακτίνα Γης).
  G = 6.6743 * (10**-11)
  M = 5.9722 * (10**24) 
  R_earth = 6378.1 * 1000 
  h = math.sqrt(G * M / g) - R_earth #Η συνάρτηση math.sqrt() επιστρέφει float τιμή
  
  """Στην παρακάτω συνθήκη, αν ορίσουμε την παράμετρο stop αληθής,
   θα επιστρέψουμε το στιγμιαίο ύψος σε μεταβλητή. Ενώ,αν ορίσουμε την παράμετρο stop ως ψευδής, 
   θα συνεχίσει στα παρακάτω σκέλη της συνάρτησης"""
  if stop:
    return h
  h = round(h/1000) #Η συνάρτηση round() επιστρέφει τιμή τύπου int

  """Αν το csvfileapp δεν εχει κλείσει θα επισυνάψει στο ourresults.csv
  το ύψος και την επιτάχυνση, ενώ αν είναι κλειστό και πετάξει σφάλμα τιμής, θα εμφανίσει ενα μήνυμα
   πριν παραλήψει το υπολοίπο μέρος της τωρινής επανάληψης της συνάρτησης, επιστρέφοντας κενή τιμή."""
  try:
    csvfileapp.write(str(h) + ",")
    csvfileapp.write(str(g) + ",")
  except(ValueError):
    show_msg("Value error occured", 0.06)
    return 
  show_msg(str(h) + "km", 0.08)

  #Μέρος 3 - Επαλήθευση της μέτρησής μας.
  """Αυτη η συνθήκη και ο ορισμός είναι μεσα σε try block ώστε στην περίπτωση που είναι κλειστό 
  το csvfileapp, να εμφανίσει ένα μήνυμα και να να παραλείψει το υπόλοιπο μέρος της τωρινής επανάληψης της συνάρτησης, 
  επιστρέφοντας κενή τιμή. Σκοπός αυτού του μέρους είναι να επαληθεύσει αν το ύψος που υπολογίσαμε απέχει +- 20km από την τιμή
  που μας δίνει η κλάση ISS. Έπειτα επισυνάπτει το αποτέλεσμα της συνθήκης στο csvfileapp""" 
  try:
    loc = ISS.coordinates()
    true_h_to_eval = int(loc.elevation.km)
    if h > true_h_to_eval - 20 and h < true_h_to_eval + 20:
      csvfileapp.write(str(True) + "\n")
    else:
      csvfileapp.write(str(False) + "\n") 
  except(ValueError):
    show_msg("Value error occured", 0.06)
    return  
  return 
 
#Η παρακάτω συνάρτηση μπορεί να εμφανίσει στην οθόνη του sense hat ένα string που θα περάσουμε
#Η παράμετρος string πρέπει να είναι τύπου string, και το ss να είναι τύπου float
def show_msg(string: str, ss: float): 
  s.show_message(string, 
                 text_colour = b, back_colour=w, 
                 scroll_speed = ss)

"""Στοιχεία που προσθέτωνται από csv αρχείο σε array προσθέτωνται ως: ['2'].
 Χρησιμοποιώντας 2 εμφωλευμένους ‘για’ βρόχους, μπορούμε να περάσουμε από κάθε γράμμα,
 σε κάθε στοιχείο του πίνακα, τον οποίο περνάμε στην συνάρτηση, και έπειτα ελέγχουμε αν το γράμμα είναι ψηφίο, όπου αν είναι 
 το προσθέτουμε στην μεταβλητή newstr, την οποία επιστρέφουμε"""
def return_numbers(Array): 
  newstr = ''
  for i in Array:
      for j in range(0, len(i)):
          if i[j].isdigit():
              newstr += i[j]
      newstr += ","
  return newstr

"""Ανοίγουμε την κάμερα, εμφανίζουμε κείμενο στην εικόνα της κάμερας, και τα στοιχεία που θα 
εμφανίσουμε στο κείμενο (Στιγμιαίο χρόνο, θέση του ISS [ύψος, γεωγραφικό πλάτος, γεωγραφικό μήκος]) 
τα επισυνάπτουμε στο info.csv"""
def snap(height: float): #Το height που περνάμε είναι τύπου float
  currlocation = ISS.coordinates()
  cam.annotate_foreground = Color('red')
  cam.annotate_text_size = 40
  cam.annotate_text = str(str(datetime.now()) 
                     + "," + str(currlocation.longitude) + "," 
                     + str(currlocation.latitude) + "," 
                     + str(height) + "m")
  
  info_csv.write(str(datetime.now()) + "," + 
                     str(currlocation.latitude) + "," 
                     + str(currlocation.longitude) + ","
                     + str(height) + "m" + "\n")
  cam.start_preview(alpha=100)
  sleep(10)
  cam.stop_preview()



start_height = calculate_height(True) #Η πρώτη μέτρηση του ύψους.

show_msg("G (Gravitational constant) = 6.6743 * 10^-11" 
             + ", M (Earth Mass, kg)= 5.9722 * 10^24" + 
             ", R (Earth Radius, m) = 6378.1 * 10^3", 0.04)
#εμφανίζουμε στην οθόνη τις σταθερές που ορίσαμε 
#(Βαρυτική σταθερά, Μάζα Γης, Ακτίνα Γης) στην οθόνη του Sense Hat

snap(start_height) #σταθερά του πρώτου ύψους που μετράμε

#τρίωρο calculate_height - εκτέλεση της calculate height για ~3ωρες.
while datetime.now() < starttime + timedelta(seconds=totaltime):
  calculate_height(False)
  sleep(timeperloop)
  
csvfileapp.close() #Δεν θα χρειαστούμε άλλο το csvfileapp, συνεπώς, το κλείνουμε

#csv σε λίστα
#Διαβάζουμε με την reader() κάθε σειρά του csv αρχείου,
#Επισυνάπτουμε όλα τα πρώτα στοιχεία των σειρών ως int στον πίνακα ListOfVals,
#έχοντας πρώτα μετατρέψει την σειρά σε ένα string αριθμών χωρισμένων από κόμμα
#με την συνάρτηση return_numbers   
with open(str(base_folder) + "/ourresults.csv") as csvfile:
    csv_read = reader(csvfile, delimiter=',')
    for row in csv_read:
      ListOfVals.append(int(return_numbers(row)[:-1].split(",")[0])) 

#μέση τιμή   
sumval = sum(ListOfVals)
#Με την συνάρτηση sum παίρνουμε το άθροισμα των στοιχείων του πίνακα ListOfVals
avgval = sumval / int(len(ListOfVals)) 
show_msg(str(avgval) + "km average", 0.06) #Δείχνουμε τη μέση τιμή στην οθονη του Sense Hat

end_height = calculate_height(True) #σταθερά του τελευταίου ύψους που μετράμε

"""μετράει την διαφορά μεταξύ αρχικό και τελικό ύψος, βλέπει αν είναι 
πάνω από 5m η διαφορά, και έπειτα επισυνάπτει το αποτέλεσμα στο info.csv"""
if start_height - end_height >= 5:
  snap(end_height) 
  info_csv.write("\n-5m height difference during experiment," 
                               + str(start_height - end_height))
else:
  info_csv.write("\nless than 5m height difference during experiment" 
                               + str(start_height - end_height))

info_csv.write("\n" + str(avgval))  #επισυνάπτει το μέσο ύψος που βρήκαμε στο info.csv
info_csv.close() #κλείνει το τελευταίο αρχείο
show_msg("Exit code 0", 0.07) #Δείχνουμε το πως είχαμε κανονικό τερματισμό (στο στυλ της C)

s.clear() # Κάνουμε εκκαθάριση την οθόνη του Sense Hat
cam.close()   #Κλείνουμε την κάμερα

#Συνεπώς, εφόσον δεν υπάρχουν άλλες εντολές, άρα κλείνει το πρόγραμμα.

#mia kapoia allagi
#issgr.github.io - Ιστοσελίδα αρχειοθέτησης του πειράματος της ομάδας μας - εκεί βρίσκονται όλα τα αρχεία και τα κείμενα τα οποία συντάξαμε