基于STKX的空天作战三维可视化研究.doc

ScientificResearch on Visualization of Air and Space IntegratedOperation Simulation System Based on STKXZhiwei ZHANG, Dengdi LIU, Kungang YUAN, Jinhui ZHU, Jing CHEN, Chunlan WUThe 5088 Mailbox of Airforce Command College. Beijing, ChinaEmail: z^zhan^882008@Abstract: This paper makes researches on simulation pattern for visualization of space battle simulation based on STKX・ We analyze the traditional STK/Connect integration method and implement a STKX integration framework. An adaptor algorithm for STKX based integration is also presented. The application to a space battle simulation system shows that the STKX adaptor presented in this paper is applicable・Keywords: STKX; air and space integrated operation simulation; visualization; adaptor基于STKX的空天作战三维可视化研究张志伟，刘登第，袁坤刚，朱金辉，陈婿，吴春兰空军指挥学院5088倍箱，北京，中国，100097Email: zwzhang882008@摘 要：本文针对基于STKX的空天作战三维可视化仿真模式进行了深入研究，分析了传统的 STK/Connect集成方式的优缺点，实现了一个STKX集成框架，提出了一种STKX集成适配器算法。

通过某型空天作战仿真系统的具体应用表明本文提出的STKX适配器切实可行关键词：STKX;空天作战；可视化；适配器1引言由于信息化战争条件下的空天作战是在陆、海、 空、电磁、网络和太空等多维战场环境下进行，如何 运用适当的三维町视化技术，來展现逼真的空天战场 环境和空天信息作战过程,成为迫切需要研究的课题卫星工具包STK(Satellite Tool Kit)是由美国AGI 公司研制的，用于复杂的航空、航天、陆地及海洋任 务分析与显示的系统软件它能够提供逼真的二维、 三维可视化动态场景以及精确的图表、报告等多种分 析结果，在航天飞行任务、军事卫星战场检测、覆盖 分析和打击效果评估等方面具仃重要的应用价值⑴利用STK(卫星仿真工具包)对空天作战态势进行 三维可视化表现具有技术实现简单、研制周期短和成 木低廉等优点，已受到国内外研究学者的重视从集 成和通信角度分析，传统的基于STK的三维可视化研 究主要基于STK/Connect,例如文献⑴重点研究了运用 STK/Conncct进行STK-RT1中间件研究，文献〔习研究 作者简介：张志伟(1975-).男，河南邓州，副研究员注要研究方向分布 式仿真了基于STK/Connect进行GPS仿真演示。

STKX技术 是STK软件提供的一种新的应用集成技术，以 ActiveX控件的形式提供，并且可以被任何支持COM 技术的开发语言使用，儿乎支持当前流行的所有开发 语言，例如 Visual C++、Visual Basic> C#、Java 和 Matlab等文献⑶研究了运用STKX进行远程导引变 轨方案修止，文献叫开究了基于STKX组件的空间仿 真模式，文献⑸中讨论的也是运用STKX进行信息作 战态势可视化表现方法研究我们在某型空天作战系统研制过程中发现， STKX虽然具有可以和应用无缝集成、能够实时控制/ 响应用户的GUI操作、可以精细控制仿真过程、简化 应用程序设计等优点⑸，但是性能问题影响STKX在 实时仿真领域的应用，选择合适的通信方式和集成策 略对于空天作战三维可视化仿真至关重要本文第二部分讨论传统的STK/Conncct仿真模 式；第三部分讨论了 STKX仿真模式，提出了一种 STKX适配器；第四部分讨论了空天战场可视化中的 战场环境构建、三维实体模型建模和模型运动控制2 STK/Connect仿真模式在STK提供STKX乙川j,应用程序与STK交互 主要通过TCP/IP Socket发送STK/Connect命令给 STK,自STK接收数据，如下图所示。

件，可以H接插入应用之中，分别为应用提供STK三 维显示和二维显示功能图形分析控件为应用提供了 包括区域分析工具、方位角和海拔分析工具、遮蔽分 析工具等在内的图形分析能力Figure L STK/Connect integration method 图1. STK/Connect集成方法三维Globe 控件二维牺门 控件Graphics Analysis,控件STK引雅Application 组件三维1 Globo 控件Mapl 控件Graphics Anal^siSf 控件STK引雅Appl i cat ion组件应用程序命铺COM】通知事件处理器应用程序命令TCP/I PlSocket通知事件处理器STK/Connect的基本工作过程首先需耍初始化与 STK的连接(AgConlnit ),然后建立连接 (AgConOpenSTK ) 、 处理命令(AgConProcessSTKCmd ),最后关闭连接 (AgConCloseSTK) 0此外，STK也提供了几个辅助 函数：设置超时(AgConSetTimeout) ＞接收异步数据 (AgConGetAsync )、设置属性(AgConSetProperties)、 内存管理(AgConShutdownConnect)、消息缓冲区管 理(AgUlMsgReserveBuffer)。

这种仿真模式的主耍缺点是应用程序和STK软 件位于不同的进程空间、无法有效响应用户在STK软 件界面中的操作、应用程序设计复杂等3 STKX集成框架3.1工作原理在基于STKX的应用开发模式中，STK软件和应 用程序位于同一个进程空间，STK软件无需启动,STK 作为一个ActiveX组件被嵌入到支持对象链接与嵌入 (OLE)的应用Z中这种模式支持无缝集成STKX 组件，极大简化了复杂应用的开发过程STKX的基木对象模型包括四类可创建的构件： Application构件、二维Map控件、三维Globe控件、图 形分析(Graphics Analysis)控件Application构件是 应用系统与STK引擎的接I」与引擎通信的主要方法 是通过 Application 提供的 ExecuteCommand 和 ExecuteMultipleCommand 接口向 STK JI 擎发送连接 (Connect)命令Application也提供了连接点以接 收引擎的状态通知Globe控件和Map控件均为图形控Figure 2. STKX COM and socket based simulation Pattern图2. STK COM仿真模式和基于套接字的仿真模式如图2所示，STKX支持两种仿貞模式：一是依 赖T COM机制的仿真，这是缺省的仿真模式；二是 基于TCP/IP Socket的仿真模式，缺省状态下是禁用 的。

前者直接将命令转化为COM方法激活，后者通 过Socket发送STK/Connect命令需要特别指出, STKX基于Socket的仿真模式区别丁•传统的 STK/Connect,虽然都基于Socket,但是前者STK fi 接嵌入应用程序之中，可以］S接响应STK相关事件， Socket跨进程；后者需耍单独启动STK软件，无法宜 接响应STK相关事件，Socket位于同一进程空间3.2 STKX集成框架为了有效的利用STKX和HLA进行分布式空天 作战仿真，我们将STKX和HLA结合，实现了一个 基于STKX和HLA的集成框架本文主要讨论该框架中与STKX相关的两部分内 容： 一是 ExecuteMultipleCommand 和 CAgExecMultiCmdResult；二是支持 COM 和 Socket 两种仿真模式的STKX集成适配器U前STK对C++开发语言没有提供 ExecuteMultipleCommand映射代码和使用该方法所依 赖的CAgExecMultiCmdResult类，我们依据接口定义 文件，实现了 CAgExecMultiCmdResult 类和 ExecuteMultipleCommand方法测试结果表明, ExecuteMultipleCommand 可以一次执行多个 STK 命 令，执行效率远窩于ExecuteCommand0下面给出适配器的实现算法流程：627Algorithm： STKXAdaptorInput： integration method: COM or Socket variable command str: stringjcniinated with ***Output: STK return statusL) If (integration method is COM) {L2 create SAFEARRAY object sa using SafeArrayCrcatc;L3 lor( every input command str) {L4 create VARIANT using SysAllocString to encapsulate str;Ls put VARIANT TO sa using Safe Array PutElemcnt;U } "L7 construct AgEExccMultiCmdRcsultAction object;L$ AgSTKXApplication.ExcculcMultiplcCommand(&sa,action);L9 return Status;L)o }elsc if (integration method is SOCKET) {Ln CAgSTKXApplication.SctEnablcConncct(true);Lj2 if (first time)Lb create Socket to connect to STK ,dcfault port 5001;Lu for (every input command str)Lj5 add str to string list;Lj6 transfer string list to binary bytes stream ;Ln send bytes stream to STK using Socket connection;Ljs receive reply 。