基于MATLAB與VC混編的靶彈飛行軌跡設計

倪 原，田 華

（西安工業大學電子信息工程學院，西安710032）

基于MATLAB與VC混編的靶彈飛行軌跡設計

倪 原，田 華

（西安工業大學電子信息工程學院，西安710032）

某靶彈地面測試系統在參數裝訂過程中要實現三維軌跡顯示，通過分析MATLAB語言與VC＋＋語言的特點，根據MATLAB與VC＋＋之間的接口方案，利用MATCOM將.m文件轉換為C＋＋代碼，在VC設計的用戶界面中嵌入MATLAB圖像，實現三維飛行軌跡圖像顯示。

MATCOM仿真；VC環境；圖像顯示

1 引 言

為使某靶彈準確的按軌跡飛行，需通過地面測試軟件來完成飛行軌跡參數設置，對輸入的數據進行仿真和軌跡圖形顯示工作，檢測操作人員輸入數據的準確性是非常必要的。本文采用MATLAB和VC混合編程的方法完成這一功能。VC提供功能強大的應用程序框架MFC以及高效的編譯器、可視化的集成開發環境。然而，作為一種通用的開發平臺，在使用VC開發含有大量圖像及數據處理等專業性較強的應用程序時，一些底層開發十分繁瑣。MATLAB是由Math Works公司于1984年推出的數值計算及圖形處理軟件，可以實現數值分析、優化、統計、偏微分方程數值解、自動控制、信號處理、圖像處理等若干領域的計算和圖形顯示功能。因此，將二者結合共用，各獻其長，可以為科研工作和工程開發提供方便。

2 Visual C＋＋與Matlab的常用接口簡介

2.1 調用Matlab引擎

MATLAB允許用戶通過MATLAB引擎調用MATLAB函數，即將MATLAB作為應用程序進行數據計算的引擎。MATLAB提供了一系列操作MATLAB引擎的API函數，通過這些API函數，用戶可以充分發揮MATLAB進行計算和圖形顯示的優勢，將應用程序的計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＋＋語言來實現。采用這種方法幾乎能利用MATLAB的全部功能，但是需要在機器上安裝MATLAB軟件，而且執行效率低，因此在實際應用中不采用這種方法，在軟件開發中也不可行［1］。

2.2 調用MATLAB C＋＋數學庫

MATLAB C＋＋數學庫包含了約400個常用MATLAB數學函數，并且其調用方式和MATLAB函數的使用習慣極其相似。對于MATLAB使用者來說，采用MATLAB C＋＋數學庫，可以使應用程序完全脫離MATLAB的解釋環境。對于VC使用者來說，采用MATLAB C＋＋數學庫可以充分利用MATLAB已有的矩陣運算數學函數庫，雖然用這種方法可以很靈活的調用MATLAB來編寫應用程序，但要求讀者對C＼C＋＋語言比較熟悉，而且使用這種方法調用MATLAB的工具箱函數有一定的困難［4］。

2.3 通過COM組建調用MATLAB程序

COM（Componet Object Model）是以組件為發布單元的對象模型。由于COM是建立在二進制級別上的范疇，所以組件對象之間的交互規范不依賴任何特定的開發語言。利用COM完成不同語言之間的協作開發是非常方便的。COM開發架構是以組件為基礎的，可以把組件看做是用于“搭建”軟件的積木塊，采用這種開發模式，可以在多個不同的軟件開發項目中重復利用一個組件等。但是這種方法與調用MATLAB引擎、調用MATLAB C＋＋數學庫相比，在VC中調用MATLAB生成的COM組件時客戶程序編寫的難度較高［5］。

2.4 MATCOM編譯器

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

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

（2）在MIDEVA編譯環境下，可以將MATLAB運行后得到的m文件轉換為exe文件，在VC＋＋6.0中通過Shell調用exe文件。這種方法簡單容易操作，仿真圖出來之前還會出現控制臺窗口［3］。

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

3 MATCOM和VC聯合應用程序設計

3.1 編寫程序

在VC的飛行參數裝訂界面中輸入某靶彈飛行參數，并且在界面中顯示物體的運動三維軌跡圖，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中運行的結果如圖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建立一個基于對話框的工程，調用編譯后的文件，完成混合編程。

3.2 創建VC工程“Test”

運行Visual C＋＋6.0并創建Test工程，在Project name編輯框中輸入工程名“Test”，創建的應用程序類型選擇為基于對話框［2］。

3.3 轉換m文件“pwx2.m”

運行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于Visual MATCOM的快捷鍵，單擊Visual MATCOM工具條上的m＋＋圖標，選擇文件名為pwx2.m的MATLAB文件進行轉換。此時在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文件轉換成功。在“pwx2.h”文件中添加頭文件＃include“matlib.h”。

3.4 創建的對話框界面

創建如圖3所示的對話框界面。

圖3 對話框界面

（1）添加頭文件

＃include“pwx2.h”；

＃include“matlib.h”；

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

添加鍵主要完成數據的存儲。在對應的編輯控件中輸入相應的數據，點擊添加鍵，保存相應的數據并在列表控件中顯示。

3.5 創建如圖2所示的對話框界面

按一般的c＋＋程序進行編譯Test工程，由于pwx2.h函數定義文件是相應的m文件轉換生成的，若pwx2.m發生修改，VC＋＋會詢問用戶是否重新加載這個文件，此時，在重新生成的pwx2.h文件中沒有包含“matlib.h”頭文件，需手動添加，若沒有包含該文件，編譯器不能識別 m數據類型而發生錯誤［8］。

圖4 MATCOM流程圖

3.6 執行Test.exe

執行Test.exe文件后，得到如圖5所示對話框。

圖5 仿真結果

4 結束語

利用VC開發軟件中VisualMATCOM的快捷鍵的方法進行程序混編，只要在MATLAB中編寫相應的程序，同時利用MATLAB強大繪圖功能，是一種簡單快捷的圖像仿真嵌入的實現方法，對于VC＋＋并不熟練的工程師來說是一個最佳的選擇，該程序在VC＋＋6.0和MATLAB 6.5.1下測試通過。

［1］張宜華.精通MATLAB［M］.北京：清華大學出版社，1999.

［2］KAETGREGORY.Visual C＋＋開發使用手冊［M］.北京：機械工業出版社，1998.

［3］蘇金明，劉宏，劉波.MATLAB高級編程［M］.北京：電子工業出版社，2005.

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

［5］董國維.深入淺出MATLAB混合編程［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［6］潘林峰，譚立超.MATLAB與VC混合編程的實現［J］.武漢化工學院學報，2003，25（4）：74-75.

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

［8］李?？?混合編程時應該注意到幾個問題［J］.計算機應用研究，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：控制領域的研究工作。

2013-12-03