STK and VC++ joint programming practice (the third round: adding satellite objects)

Special statement, I am a complete layman for astrophysics and orbital dynamics, not a subject direction, I only analyze from the code point of view and the code and data provided by STK as a reference, and welcome corrections from professionals. If you don't like it, don't spray it!

Continue to take the VC++ code example Events project provided by STK as an example.

The code for adding satellites is as follows (in the Helper source file, I added comments myself):

void CObjectModelHelper::CreateSatellite(STKObjects::IAgStkObjectRootPtr pRoot)

{

static int iNext = 0;

char buf[255];

double aporad,

horse

_bstr_t bstrName;

IAgOrbitStateClassicalPtr pClassical;

IAgStkObjectPtr pNewObj; // STK Object

IAgSatellitePtr pSat; // STK satellite object

IAgVePropagatorTwoBodyPtr pTwoBodyProp; // TwoBody orbit predictor

IAgClassicalSizeShapeRadiusPtr pRadius;

// Build the satellite name

drown(iNext++, buf, 10);

bstrName = "Satellite";

bstrName += buf;

// Make sure the NewScenario operation is executed first

ASSERT(pRoot != NULL);

// Add a new instance of the Satellite to the scenario

// eSatellite is defined in the file agstkobjects.tlh, representing the satellite object in STK

//enum AgESTKObjectType

//{

// ... = 17,

// eSatellite = 18,

// ... = 19,

//};

// Note: Most of the STK objects in this example are declared in the agstkobjects.tlh/.tli file (prototype)

// IAgStkObjectRootPtr pRoot , this is the ROOT (root) of all objects in the STK application

// IAgStkObjectPtr IAgStkObjectRoot::GetCurrentScenario()，通过根对象得到当前的场景对象

// IAgStkObjectCollectionPtr IAgStkObject::GetChildren()，通过当前场景对象得到对象集合（object collection）

// IAgStkObjectPtr IAgStkObjectCollection::New(enum AgESTKObjectType EClassType, _bstr_t InstName)，通过对象集合新建一个对象

// 执行对象创建的是接口 IAgStkObjectCollection（即，场景的对象集合）

pNewObj = pRoot->GetCurrentScenario()->GetChildren()->New(eSatellite, bstrName);

// 下面的赋值应当在确定新建对象确实与等号左侧对象为同一类型

pSat = pNewObj;

// Set the propagator type

// 设置轨道预报器：ePropagatorTwoBody，STK给的对外接口中定义了 15 种轨道预报器

pSat->SetPropagatorType( ePropagatorTwoBody );

// 赋值，pSat->Propagator（IAgVePropagatorPtr Propagator;）

// 可以将 IAgVePropagatorPtr 类型的接口指针赋值给 IAgVePropagatorTwoBodyPtr 类型的接口指针？

// 类似于前面的赋值语句：pSat = pNewObj;

pTwoBodyProp = pSat->Propagator;

// Get the initial state's classical representation

// IAgOrbitStateClassical pClassical;，经典轨道参数？

// IAgVeInitialStatePtr InitialState;，轨道初始状态

// STKUtil::IAgOrbitStatePtr Representation;，轨道状态表示？

// IAgOrbitStatePtr IAgOrbitState::ConvertTo(enum AgEOrbitStateType Type)，转换为经典轨道参数状态？

pClassical = pTwoBodyProp->InitialState->Representation->ConvertTo(eOrbitStateClassical);

// 以大小来描述轨道形状，其他的还有：轨道高度、半长轴、轨道周期、平均运动（MeanMotion）等

pClassical->SizeShapeType = eSizeShapeRadius;

// IAgClassicalSizeShapePtr SizeShape;

pRadius = pClassical->SizeShape ;

// Set up the orbit's initial state

// 设置卫星的轨道初始状态

// 顾名思义：aporad，远地点；perrad，近地点。根据实际值，变量应当命名为apogee和perigee更合适？

// 按理 aporad 需要大于 perrad，随机函数如何保证的呢？或许无所谓，系统会自动处理？

aporad = rand() % 12000; // 相当于最大远地点为 12000km

perrad = rand() % 12000;

pRadius->ApogeeRadius = 6356.75231424 + aporad;

pRadius->PerigeeRadius = 6356.75231424 + perrad;

// 轨道倾角

pClassical->Orientation->Inclination = rand() % 180;

// Assign the orbit state

// 设置轨道初始状态，就上面的计算来看，仅指定了三个参数：近地点、远地点、轨道倾角；

// 根据近地点和远地点可以计算轨道离心率，轨道六根数还差三个？其他三个参数都是默认值

// 其他三个参数为：RAAN，近日点幅角，指定历元的平近点角

// 其他的参数都默认了，所以在界面上不停增加卫星，会发现卫星的 RAAN 都在一个点上，

// 视觉上初始状态时卫星可以在空间连成一条线！

pTwoBodyProp->InitialState->Representation->Assign( pClassical );

// Build the satellite's orbit

// 执行轨道计算（预报器计算，并显示）

pTwoBodyProp->Propagate();

}

流程大致分析：

在当前场景中首先增加一个卫星对象（注：此时只是增加了一个卫星对象，在没有指定卫星的轨道预报器（Orbit Propagator）并根据轨道预报器类型初始化轨道参数之前，三维场景并不会绘制卫星状态，也绘制不出来，这与其他类型的对象不同，也可以通过STK程序操作验证）。
获取当前场景，获取当前场景的对象为pRoot（个人理解其代表了一个独立运行的STK应用程序/进程）。
由场景对象获取当前场景的对象集合（IAgStkObjectCollection），这个集合应该是包含了场景中的所有对象，不出例外的话是一个树型结构。
由（场景）对象集合创建一个新的对象，即本例中new一个卫星对象。
将新建的对象（StkObject）赋值给卫星对象（Satellite），以便进行后续针对卫星类型对象的初始化操作。
指定卫星的轨道预报器类型，本例中为二体轨道预报器（Two Body），后面接着需要指定的轨道预报器进行不同的初始状态设置。
将当前预报器的初始状态表示转换为经典轨道状态表示，这是针对二体轨道预报器的操作，不知道其他类型的轨道预报器该如何操作，下一步继续探索！
对经典轨道状态初始化，包括近地点、远地点、轨道倾角，其他的轨道参数保持了默认值。
将设置后的轨道数据赋值给当前卫星对象的轨道预报器（…->Assign(pClassical)）。
由轨道预报器执行轨道计算。（计算完毕后，场景会自动更新）

下面通过指定二体轨道预报器的其他轨道参数，以升交点赤经（RAAN）为例探索一下……

示例代码中是通过如下的赋值初始化轨道参数的：

pTwoBodyProp->InitialState->Representation->Assign( pClassical );

顺腾摸瓜：pTwoBodyProp（即，IAgVePropagatorTwoBody）

IAgVePropagatorTwoBodyPtr pTwoBodyProp; // pTwoBodyProp 是IAgVePropagatorTwoBody类型

IAgVePropagatorTwoBody : IAgVePropagator //

IAgVePropagator : IUnknown

{

// 属性

_variant_t StartTime;

_variant_t StopTime;

double Step;

IAgVeInitialStatePtr InitialState;

IAgVeHPOPForceModelPtr ForceModel;

IAgVeIntegratorPtr Integrator;

IAgVeCovariancePtr Covariance;

// 方法

HRESULT Propagate ( );

_variant_t GetStartTime ( );

void PutStartTime (const _variant_t & pVal );

_variant_t GetStopTime ( );

void PutStopTime (const _variant_t & pVal );

double GetStep ( );

void PutStep (double pVal );

IAgVeInitialStatePtr GetInitialState ( );

IAgVeHPOPForceModelPtr GetForceModel ( );

IAgVeIntegratorPtr GetIntegrator ( );

IAgVeCovariancePtr GetCovariance ( );

}

可以看出轨道预报器的基类（IAgVePropagator）对外提供的设置接口（Put接口）包括：

轨道计算（Propagate()）；
设置开始时间（PutStartTime()）；
结束时间（PutStopTime()）；
计算步长（PutStep()）。

IAgVePropagatorTwoBody : IAgVePropagator

{

// 属性（忽略了继承自父类的相关属性）

VARIANT_BOOL UseScenarioAnalysisTime; // 是否使用场景中的分析时间，通常均为true

// 方法（忽略了父类已定义/提供的方法）

VARIANT_BOOL GetUseScenarioAnalysisTime ( );

void PutUseScenarioAnalysisTime (VARIANT_BOOL pRetVal );

};

可以看出，二体轨道预报器只是增加了一个‘是否使用场景的分析时间’的属性，按理其他轨道预报器也都有这个参数，为啥不定义到父类？

顺腾摸瓜：pTwoBodyProp->InitialState（即，IAgVeInitialState）

IAgVeInitialState : IUnknown

{

// 属性

_variant_t Epoch;

STKUtil::IAgOrbitStatePtr Representation;

enum AgEVePropagationFrame PropagationFrame;

SAFEARRAY * SupportedPropagationFrames;

// 接口方法

_variant_t GetEpoch ( );

void PutEpoch (const _variant_t & pVal );

STKUtil::IAgOrbitStatePtr GetRepresentation ( );

enum AgEVePropagationFrame GetPropagationFrame ( );

void PutPropagationFrame (enum AgEVePropagationFrame pVal );

SAFEARRAY * GetSupportedPropagationFrames ( );

};

接口类IAgVeInitialState有一个Epoch属性，应当是跟发射时间有关，另外一个重要属性是STKUtil::IAgOrbitStatePtr Representation，根据名称猜测是轨道状态，继续深挖。

顺藤摸瓜：pTwoBodyProp->InitialState->Representation（即，IAgOrbitState）

IAgOrbitState : IUnknown // 轨道状态表示

{

// 属性

enum AgEOrbitStateType OrbitStateType;

_bstr_t CentralBodyName;

_variant_t Epoch;

// 接口方法

IAgOrbitStatePtr ConvertTo (enum AgEOrbitStateType Type );

// 轨道状态类型预定义了6种

// eOrbitStateCartesian = 0, -- 笛卡尔

// eOrbitStateClassical = 1, -- 经典

// eOrbitStateEquinoctial = 2, -- 天球赤道

// eOrbitStateDelaunay = 3, -- 洛尼？

// eOrbitStateSpherical = 4, -- 球面坐标系

// eOrbitStateMixedSpherical = 5, -- 混合球面

// eOrbitStateGeodetic = 6 -- 大地测量

enum AgEOrbitStateType GetOrbitStateType ( );

// Assign()方法使得可以设置轨道初始状态

HRESULT Assign (struct IAgOrbitState * pOrbitState );

HRESULT AssignClassical (// 经典表示：半长轴、偏析率、倾角、近地点幅角、RAAN