基于MATLAB與VC混編的靶彈飛行軌跡設(shè)計(jì)

倪 原，田 華

（西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院，西安710032）

基于MATLAB與VC混編的靶彈飛行軌跡設(shè)計(jì)

倪 原，田 華

（西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院，西安710032）

某靶彈地面測(cè)試系統(tǒng)在參數(shù)裝訂過程中要實(shí)現(xiàn)三維軌跡顯示，通過分析MATLAB語言與VC＋＋語言的特點(diǎn)，根據(jù)MATLAB與VC＋＋之間的接口方案，利用MATCOM將.m文件轉(zhuǎn)換為C＋＋代碼，在VC設(shè)計(jì)的用戶界面中嵌入MATLAB圖像，實(shí)現(xiàn)三維飛行軌跡圖像顯示。

MATCOM仿真；VC環(huán)境；圖像顯示

1 引 言

為使某靶彈準(zhǔn)確的按軌跡飛行，需通過地面測(cè)試軟件來完成飛行軌跡參數(shù)設(shè)置，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真和軌跡圖形顯示工作，檢測(cè)操作人員輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是非常必要的。本文采用MATLAB和VC混合編程的方法完成這一功能。VC提供功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序框架MFC以及高效的編譯器、可視化的集成開發(fā)環(huán)境。然而，作為一種通用的開發(fā)平臺(tái)，在使用VC開發(fā)含有大量圖像及數(shù)據(jù)處理等專業(yè)性較強(qiáng)的應(yīng)用程序時(shí)，一些底層開發(fā)十分繁瑣。MATLAB是由Math Works公司于1984年推出的數(shù)值計(jì)算及圖形處理軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)、偏微分方程數(shù)值解、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、圖像處理等若干領(lǐng)域的計(jì)算和圖形顯示功能。因此，將二者結(jié)合共用，各獻(xiàn)其長(zhǎng)，可以為科研工作和工程開發(fā)提供方便。

2 Visual C＋＋與Matlab的常用接口簡(jiǎn)介

2.1 調(diào)用Matlab引擎

MATLAB允許用戶通過MATLAB引擎調(diào)用MATLAB函數(shù)，即將MATLAB作為應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的引擎。MATLAB提供了一系列操作MATLAB引擎的API函數(shù)，通過這些API函數(shù)，用戶可以充分發(fā)揮MATLAB進(jìn)行計(jì)算和圖形顯示的優(yōu)勢(shì)，將應(yīng)用程序的計(jì)算和圖像顯示功能交給MATLAB引擎完成，而界面部分則可以通過VC采用C＋＋語言來實(shí)現(xiàn)。采用這種方法幾乎能利用MATLAB的全部功能，但是需要在機(jī)器上安裝MATLAB軟件，而且執(zhí)行效率低，因此在實(shí)際應(yīng)用中不采用這種方法，在軟件開發(fā)中也不可行［1］。

2.2 調(diào)用MATLAB C＋＋數(shù)學(xué)庫(kù)

MATLAB C＋＋數(shù)學(xué)庫(kù)包含了約400個(gè)常用MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)，并且其調(diào)用方式和MATLAB函數(shù)的使用習(xí)慣極其相似。對(duì)于MATLAB使用者來說，采用MATLAB C＋＋數(shù)學(xué)庫(kù)，可以使應(yīng)用程序完全脫離MATLAB的解釋環(huán)境。對(duì)于VC使用者來說，采用MATLAB C＋＋數(shù)學(xué)庫(kù)可以充分利用MATLAB已有的矩陣運(yùn)算數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)，雖然用這種方法可以很靈活的調(diào)用MATLAB來編寫應(yīng)用程序，但要求讀者對(duì)C＼C＋＋語言比較熟悉，而且使用這種方法調(diào)用MATLAB的工具箱函數(shù)有一定的困難［4］。

2.3 通過COM組建調(diào)用MATLAB程序

COM（Componet Object Model）是以組件為發(fā)布單元的對(duì)象模型。由于COM是建立在二進(jìn)制級(jí)別上的范疇，所以組件對(duì)象之間的交互規(guī)范不依賴任何特定的開發(fā)語言。利用COM完成不同語言之間的協(xié)作開發(fā)是非常方便的。COM開發(fā)架構(gòu)是以組件為基礎(chǔ)的，可以把組件看做是用于“搭建”軟件的積木塊，采用這種開發(fā)模式，可以在多個(gè)不同的軟件開發(fā)項(xiàng)目中重復(fù)利用一個(gè)組件等。但是這種方法與調(diào)用MATLAB引擎、調(diào)用MATLAB C＋＋數(shù)學(xué)庫(kù)相比，在VC中調(diào)用MATLAB生成的COM組件時(shí)客戶程序編寫的難度較高［5］。

2.4 MATCOM編譯器

MATCOM是由Mathtools公司發(fā)布的第一個(gè)MATLAB與VC混合編程的軟件，它的終極版本是MATCOM4.5，它的調(diào)試編譯環(huán)境為MIDEVA。MATCOM的編譯方法和MATLAB編譯方法相似，通過MATCOM的編譯環(huán)境將MATLAB的m文件轉(zhuǎn)換為VC可執(zhí)行文件有以下3種方法：

（1）在MIDEVA中簡(jiǎn)單設(shè)置后，可以將MATLAB生成的m源文件在MIDEVA中轉(zhuǎn)化為C＋＋文件，然后添加到MSVC工程中。

（2）在MIDEVA編譯環(huán)境下，可以將MATLAB運(yùn)行后得到的m文件轉(zhuǎn)換為exe文件，在VC＋＋6.0中通過Shell調(diào)用exe文件。這種方法簡(jiǎn)單容易操作，仿真圖出來之前還會(huì)出現(xiàn)控制臺(tái)窗口［3］。

（3）利用Visual MATC0M的工具條，運(yùn)行VC＋＋6.0，選擇工具下的定制，然后選擇附加項(xiàng)和宏文件（Add-ins（.dll）），這種方法（后面詳細(xì)介紹）是MATLAB和VC混合編程的一種較簡(jiǎn)單方法，可以簡(jiǎn)單快速將MATLAB運(yùn)行后得到的m文件轉(zhuǎn)換成VC工程中可應(yīng)用的C／C＋＋應(yīng)用程序、C、MEX、DLL，而且可以在m源文件上進(jìn)行修改，同時(shí)生成的C／C＋＋文件也將同步修改。因此，本文中根據(jù)已知路徑點(diǎn)描繪路線仿真將采用這種方法實(shí)現(xiàn)。

3 MATCOM和VC聯(lián)合應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

3.1 編寫程序

在VC的飛行參數(shù)裝訂界面中輸入某靶彈飛行參數(shù)，并且在界面中顯示物體的運(yùn)動(dòng)三維軌跡圖，Z軸表示高度，Y軸表示物體飛行的水平距離，X軸表示物體偏離Y平面的距離。

編寫MATLAB程序［7］，程序流程圖如圖1所示。

圖1 MATLAB流程圖

將程序保存為pwx2.h，在MATLAB中運(yùn)行的結(jié)果如圖2所示。

圖2 MATLAB仿真圖

在Matcom軟件中打開pwx2.h文件，編譯文件，選擇Save and compile to exe，MIDEVA會(huì)提示編譯完成，編譯后的文件保存在Matcom安裝路徑下的debug文件中，名字為“pwx2.cpp”。接下來打開Visual C＋＋6.0建立一個(gè)基于對(duì)話框的工程，調(diào)用編譯后的文件，完成混合編程。

3.2 創(chuàng)建VC工程“Test”

運(yùn)行Visual C＋＋6.0并創(chuàng)建Test工程，在Project name編輯框中輸入工程名“Test”，創(chuàng)建的應(yīng)用程序類型選擇為基于對(duì)話框［2］。

3.3 轉(zhuǎn)換m文件“pwx2.m”

運(yùn)行Visual C＋＋6.0，改變文件類型為Addills（.d11），選定%MATCOM45%＼bin＼Mvcide.dll，單擊確定。在Visual C＋＋6.0的界面中可以看到關(guān)于Visual MATCOM的快捷鍵，單擊Visual MATCOM工具條上的m＋＋圖標(biāo)，選擇文件名為pwx2.m的MATLAB文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此時(shí)在File-View菜單中多了m-files、C＋＋files created from m-files、MATrix＜lib＞和Extemal Dependencies等文件夾。在相應(yīng)的文件夾下增加pwx2.m、pwx2.h、pwx2.cpp、v4501v.1ib和matlib.h等文件，這說明pwx2.m文件轉(zhuǎn)換成功。在“pwx2.h”文件中添加頭文件＃include“matlib.h”。

3.4 創(chuàng)建的對(duì)話框界面

創(chuàng)建如圖3所示的對(duì)話框界面。

圖3 對(duì)話框界面

（1）添加頭文件

＃include“pwx2.h”；

＃include“matlib.h”；

（2）為IDC_BUTTON1添加響應(yīng)代碼（IDC_ BUTTON1為仿真鍵的ID號(hào)，程序?yàn)閙atcom安裝路徑下的debug文件中的“pwx2.cpp”）。MATCOM程序流程圖如圖4所示。

添加鍵主要完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。在對(duì)應(yīng)的編輯控件中輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊添加鍵，保存相應(yīng)的數(shù)據(jù)并在列表控件中顯示。

3.5 創(chuàng)建如圖2所示的對(duì)話框界面

按一般的c＋＋程序進(jìn)行編譯Test工程，由于pwx2.h函數(shù)定義文件是相應(yīng)的m文件轉(zhuǎn)換生成的，若pwx2.m發(fā)生修改，VC＋＋會(huì)詢問用戶是否重新加載這個(gè)文件，此時(shí)，在重新生成的pwx2.h文件中沒有包含“matlib.h”頭文件，需手動(dòng)添加，若沒有包含該文件，編譯器不能識(shí)別 m數(shù)據(jù)類型而發(fā)生錯(cuò)誤［8］。

圖4 MATCOM流程圖

3.6 執(zhí)行Test.exe

執(zhí)行Test.exe文件后，得到如圖5所示對(duì)話框。

圖5 仿真結(jié)果

4 結(jié)束語

利用VC開發(fā)軟件中VisualMATCOM的快捷鍵的方法進(jìn)行程序混編，只要在MATLAB中編寫相應(yīng)的程序，同時(shí)利用MATLAB強(qiáng)大繪圖功能，是一種簡(jiǎn)單快捷的圖像仿真嵌入的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于VC＋＋并不熟練的工程師來說是一個(gè)最佳的選擇，該程序在VC＋＋6.0和MATLAB 6.5.1下測(cè)試通過。

［1］張宜華.精通MATLAB［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.

［2］KAETGREGORY.Visual C＋＋開發(fā)使用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

［3］蘇金明，劉宏，劉波.MATLAB高級(jí)編程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［4］張志涌.精通MATLAB6.5版［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［5］董國(guó)維.深入淺出MATLAB混合編程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［6］潘林峰，譚立超.MATLAB與VC混合編程的實(shí)現(xiàn)［J］.武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（4）：74-75.

［7］李志明，曹杰.VC＋＋與Matlab的混合編程［J］.遙測(cè)遙控，1999，20（6）：59-61.

［8］李海奎.混合編程時(shí)應(yīng)該注意到幾個(gè)問題［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2005（1）：167-169.

Design on Target Flight Track Based on Matlab and VC Mixed Programm ing

NIYuan，TIAN Hua
（School of Electronics Information Engineering，Xi’an Technological University，Xi＇an 710032，China）

In order to achieve the three-dimensional track display in the process of parameter binding in the target-missile ground test system，this paper analyzes the characteristics of the MATLAB and VC＋＋language，according to the scheme of the interface between MATLAB and VC＋＋，by using MATCOM converting tool to convert.m file to C＋＋codes，and realizes the three-dimensional track display by Embedded MATLAB image in the User Interface designed by VC.

MATCOM simulation；VC enviroment；Image display

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.04.019

TP311

：A

：1002-2279（2014）04-0059-03

倪原（1955-），男，江蘇人，碩士研究生，教授，主研方向：控制領(lǐng)域的研究工作。

2013-12-03