Python、STK、MATLAB的连接和使用 |
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Python、STK、MATLAB的连接和使用
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写在前面
预备知识： Python通过命令行调用MATLAB的简单实现。这篇文章讲明了如何使用 Python 调用 MATLAB 的原理和过程，并给出相应代码。 STK、MATLAB、SQL的连接和使用。这篇文章讲明了STK 11.2、MATLAB 2014a、SQL 2019的安装过程，以及互联过程，并给出相应代码。 本文在上面两篇文章的基础上，讲解如何使用 Python 驱动 STK。 实际上要通过MATLAB作为媒介，即先使用 Python 驱动 MATLAB，MATLAB 驱动 STK，这样间接地实现 Python 驱动 STK。 本文所使用软件版本如下： Python：3.9.12STK：11.6MATLAB：2018b本文所测试硬件版本如下： 系统：Win 11CPU：AMD Ryzen 7 6800HGPU：AMD Radeon™ Graphics 安装和连接STK、MATLAB、SQL的连接和使用里用的是 STK 11.2 和 MATLAB 2014a，于今而言版本过老，因此更换了新版本的 STK 和 MATLAB，并在本文作者硬件上做相应测试，可以跑通。 因为 STK 11.2 最高只支持 MATLAB 2016 的连接，因此本文将 STK 升级为 STK 11.6 版本。 请注意：先安装 MATLAB 2018b，再安装 STK 11.6。 假如电脑里面没有 MATLAB 2018b 而先安装 STK 11.6 的话，STK 会认为你没有安装 MATLAB，于是不会自动设置与 MATLAB 的连接。所以一定要先安装 MATLAB，再安装 STK 11.6。如果真的先安装了 STK，再安装了 MATLAB 的话，可以下载一个[MATLAB Connectors 1.011](https://luwin1127.github.io/assets/download/files-2023-07-10/MATLAB Connectors v1.011.zip)。坦诚地讲，但这样的安装方式我没有实际测试过，结果未知。如果有效的话，欢迎通过邮件告知我，提前谢谢你。 两个软件的安装教程如下： MATLAB 2018b的安装教程请见(https://luwin1127.github.io/assets/download/files-2023-07-10/MATLAB R2018b Win64 Crack.zip)。 STK的安装教程请见(https://luwin1127.github.io/assets/download/files-2023-07-10/Install manusrcipt of STK 11.6.pdf)。 两个软件安装好之后，打开MATLAB 2018b的“设置路径”，会看见导入3个关于STK的文件夹，分别是： C\Program Files\AGI\STK 11\bin；C\Program Files\AGI\STK 11\bin\Matlab；C:\ProgramData\AGI\STK MATLAB。请将C:\ProgramData\AGI\STK MATLAB文件夹在路径中删除。经过测试发现，如若将此文件夹导入至 MATLAB 路径中，将会出现 MATLAB Command 窗口中无法正常退出的 Bug。 同样地，如果有其他解决方法的话，欢迎通过邮件告知我，提前谢谢你。 使用将Python IDE、MATLAB 2018b 和 STK 11.6 打开，输入如下代码。 Python代码下面是Python代码。 import os # 运行 .m 文件 os.system("matlab -nojvm -nosplash -r \"cd D:\opps\Desktop\;matlab_to_stk;\";quit")上面的代码虽然只有两行，但十分够用，也说明了Python的简洁美丽。 import os 代表导入 os 包。 os.system("matlab -nojvm -nosplash -r \"cd D:\opps\Desktop\;matlab_to_stk;\";quit") 中，每一条指令都值得单独说明： matlab：调用 MATLAB 引擎；-nojvm：调用 MATLAB 命令窗口，但不显示 MATLAB 界面元素（例如工作空间、脚本界面等），可减少内存消耗；-nosplash：调用 MATLAB 时不显示版权页，这样显得清爽；-r \"cd D:\opps\Desktop\;matlab_to_stk;\";：-r 为执行 MATLAB 命令；\" 为使用双引号；cd D:\opps\Desktop\; 是将 MATLAB 的路径设置在 D:\opps\Desktop\ 下，可以设置为其他路径，根据用户把 matlab_to_stk.m 文件放的位置不同而不同；matlab_to_stk; 为执行 matlab_to_stk.m 文件；quit 为程序结束后关闭 MATLAB 命令窗口。这样，就可以成功调用 matlab_to_stk.m 文件了。 MATLAB下面是 MATLAB 的代码。 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % 功能说明：MATLAB与STK互联 % 作者： % 版本：v1.0 % 时间：2023/7/10 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %% 1.初始化需要的接口函数 stkInit; % 建立连接 remMachine = stkDefaultHost; conid = stkOpen(remMachine); % 得到连接句柄（用于发送指令） % 判断场景是否存在 scen_open = stkValidScen; if scen_open == 1 rtn = questdlg('Close the current scenario?'); if ~strcmp(rtn,'Yes') stkClose(conid); return; else stkUnload('/*'); end end %% 2.建立场景、航天器和观测站 % 建立场景 disp('创建场景中......'); disp('-------------------------'); stkNewObj('/','Scenario','TestScenario'); % 设定场景时间 disp('设定场景时间......'); disp('-------------------------'); % 设定场景开始时间 % startDate = '27'; startMonth = 'Nov'; startYear = '2019'; % startHour = '00'; startMin = '00'; startSec = '00.000'; % strStartTime = strcat(startDate,32,startMonth,32,startYear,32,startHour,':',startMin,':',startSec);% 逗号之间的“32”代表“空格”之意 strStartTime = '27 Nov 2019 00:00:00.000'; % 设定场景结束时间 % stopDate = '27'; stopMonth = 'Nov'; stopYear = '2019'; % stopHour = '02'; stopMin = '00'; stopSec = '00.000'; % strEndTime = strcat(stopDate,32,stopMonth,32,stopYear,32,stopHour,':',stopMin,':',stopSec);% 逗号之间的“32”代表“空格”之意 strEndTime = '28 Nov 2019 02:00:00.000'; stkSetTimePeriod(strStartTime,strEndTime,'GREGUTC'); stkSetEpoch(strStartTime,'GREGUTC'); stkSyncEpoch; % 设定场景动画开始时间 strQuteBegTime = ['"' strStartTime '"']; % 时间写入命令是得加双引号，比较刻板 rtn = stkConnect(conid,'Animate','Scenario/TestScenario',['SetValues ' strQuteBegTime ' 10 0.1']); % 下面这个用来参考格式 % rtn = stkConnect(conid,'Animate','Scenario/TestScenario','SetValues "27 May 2019 06:14:00.000" 60 0.1'); % 设定动画时间回到起始点 rtn = stkConnect(conid,'Animate','Scenario/TestScenario','Reset'); % 建立航天器 disp('建立航天器......'); disp('-------------------------'); stkNewObj('*/','Satellite','AoXiangI'); %% 3.设定星座中各卫星的属性 %--------------------------------------------------------------% % 注意：这里的单位都是弧度(rad) % 千万别用错单位！ %--------------------------------------------------------------% disp('仿真运行中......'); disp('-------------------------'); rtn = stkConnect(conid,'Animate','Scenario/TestScenario','Start End'); d2r = pi/180; % 卫星积分起止时间、轨道历元时间、步长 t_start=0; t_stop=2*60*60; orbitEpoch=t_start; dt=10; tSimu = t_start+1:t_stop/dt; % 卫星初始轨道根数 a = 6928.137*1000; e = 0.0; i = 53.0*d2r; w = 0*pi/180; Raan = 160*pi/180; M = 0*d2r; % 设置卫星轨道属性 stkSetPropClassical('*/Satellite/AoXiangI','J2Perturbation','J2000',t_start,t_stop,dt,orbitEpoch,a,e,i,w,Raan,M); % 设置卫星姿态属性(下面写的这个是错的) Qua = [sqrt(2)/2;0;0;sqrt(2)/2]; QuaMat = repmat(Qua,1,length(tSimu)); stkSetAttitudeCBI('*/Satellite/AoXiangI','AoXiangI',tSimu,QuaMat); tic; global satPos satVel satPos = zeros(t_stop/dt,3); satVel = zeros(t_stop/dt,3); time = zeros(1,t_stop/dt); k = 1; for t = 1:dt:t_stop [satPos1,satVel1] = stkPosVelCBI('*/Satellite/AoXiangI',t); satPos(k,:) = satPos1; satVel(k,:) = satVel1; k = k+1; end toc; % 保存数据至csv中 col_str = {'sat_pos_x','sat_pos_y','sat_pos_z','sat_vel_x','sat_vel_y','sat_vel_z'}; res_table = table(satPos(:,1),satPos(:,2),satPos(:,3),satVel(:,1),satVel(:,2),satVel(:,1),'VariableNames',col_str); writetable(res_table, 'satellite_data.csv'); stkClose(conid); 结果最后，就可以得到下图所示结果。
当设备上有多个 MATLAB 版本时，比如有 MATLAB 2014a 和 MATLAB 2018b，STK 11.6 与 MATLAB 2018b 连接上可以正常使用，但使用命令行调用 MATLAB 引擎会出现没有连接上 STK 的问题。因为系统路径里默认是另一个版本的 MATLAB，调用 MATLAB 引擎时默认调用另一个版本的 MATLAB，而另一个版本的 MATLAB 没有与 STK 连接，所以无法正常使用。 解决方法是设置系统的路径变量，将与 STK 连接上的 MATLAB 加入系统路径变量中。 2、运行 .m 文件没有反应或报错一定记得先打开 STK 11.6，再运行 MATLAB 程序。 最后欢迎通过邮箱联系我：[email protected] 来信请注明你的身份，否则恕不回信。 |
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