Бортовой универсальный импульсный оптический дальномер тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Ле Дин Ву

• Ле Дин Ву
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Ле Дин Ву

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

1. 1. Лазерные дальномеры и методы измерения дальности

1.2. Фазовые лазерные дальномеры

1.3. Импульсные лазерные дальномеры

1.4. Некоторые современные лазерные дальномеры

1.5. Измерение наклонной дальности с бортовых носителей

Выводы по 1 главе

Глава 2. АНАЛИЗ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ

2.1. Отражательные характеристики поверхностей

2.2. Компьютерное моделирование отражательных импульсных характеристик подстилающей поверхности

2.3. Анализ отраженных сигналов от сложных подстилающих поверхностей при измерения наклонной дальности

2.4. Проблемы измерения наклонной дальности

Вывод по 2 главе

Глава 3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ

3.1. Измерения наклонной дальности при совмещении линии визирования прицельного устройства с нижним краем поля излучения

3.2. Измерения наклонной дальности с использованием отраженного сигнала

только от подстилающей поверхности

3.2.1. Способ измерения наклонной дальности при совмещении линии визирования прицельного устройства с верхним краем поля излучения

3.2.2. Функциональная схема измерения наклонной дальности

Вывод по 3 главе

Глава 4. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ НАКЛОННОЙ ДАЛЬНОСТИ

4.1. Анализ потенциальной точности измерения наклонной дальности при совмещении линии визирования прицельного устройства с нижним краем поля излучения

4.2. Анализ потенциальной точности измерения наклонной дальности при совмещении линии визирования прицельного устройства с верхним краем поля излучения

4.3. Определение аномальной погрешности измерения дальности

4.4. Влияние турбулентности среды на потенциальную точность измерения

наклонной дальности

Выводы по 4 главе

Глава 5. ПОСТРОЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ОПТИЧЕСКОГО ДАЛЬНОМЕРА

5.1. Функциональная схема универсального оптического дальномера

5.2. Оценка влияния временного формирования импульса на условия обнаружения

и потенциальную точность при изменении угла визирования

Выводы по 5 главе

Основные выводы по работе

Список литературы

Приложение

Обозначения и сокращения

ВП - временное положение

ВЗ - время запаздывания

ВОСШ - величина отношения сигнала к шуму

ДОВЗС - дисперсия оценки времени запаздывания сигнала

ЗС - зондирующий сигнал

ИНД - измерение наклонной дальности

ЛВ - Линия визирования

ОИХ - отражательная импульсная характеристика

ОП - облучаемая поверхность

ПП - подстилающая поверхность

ПУТ - приёмно - усилительный тракт

СВ - сигнальный выброс

СКП - средняя квадратичная погрешность

СОИХ - системная отражательная импульсная характеристика

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бортовой универсальный импульсный оптический дальномер»

Введение

Современные летательные аппараты оснащаются различной оптико-электронной аппаратурой, в том числе лазерными дальномерами, предназначенными для измерения расстояния до объектов, расположенных на земле, озерах и морских поверхностях, т.е. измерения наклонной дальности до них. При этом, существующая тенденция увеличения дальности действия таких дальномеров при малых высотах носителей приводит к тому, что даже при узких полях излучения и приема продольная протяженность пятна на облучаемой поверхности достигает нескольких десятков, и даже сотни, метров, что приводит к временному расширению отраженного сигнала при облучении объектов на твердой подстилающей поверхности короткими импульсами.

При этом, в случае облучения объектов на водной поверхности, будем иметь отраженный сигнал только от цели, а при нахождении объекта на пересеченной местности со сложной пространственной структурой в отражательном сигнале, будут иметь место как сигнальные выбросы от цели, так и сигнальные выбросы от элементов подстилающей поверхности, которые по своей величине могут превышать сигнальные выбросы от цели. Естественно, необходимо иметь такой бортовой лазерный дальномер, который бы обеспечивал высокую точность измерения и большую дальность при работе по объектам, расположенным на водной поверхности, и приемлемую точность измерения расстояния до объектов, расположенных на пересеченной местности. Второй задаче, главным образом, посвящена представляемая диссертация.

Актуальность работы. При измерении наклонной дальности с летательных аппаратов до объектов, расположенных на пересеченной местности или на поверхности со сложной пространственной структурой, отраженный сигнал в общем случае представляет собой квазидетерминированный случайный процесс, в котором сигнальный выброс от цели является элементом этого процесса. Выделить его амплитудной или временной селекцией не представляется возможным.

Создание методов и технических решений идентификации сигнального выброса от цели на фоне выбросов от подстилающей поверхности при приемлемых энергетических и точностных характеристиках лазерного импульсного дальномера, который бы являлся универсальным и для других дальномерных операций, является актуальной задачей.

Цель работы: исследование и разработка структурной схемы бортового универсального лазерного дальномера и оценка его энергетических и точностных характеристик при измерении наклонной дальности до объектов, расположенных на пересеченной местности со сложной пространственной структурой, так ровных поверхностях.

Задачи исследования. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести обзор имеющихся методов измерения наклонной дальности и выявить недостатки их.

2. Определить типичные отражательные импульсные характеристики облучаемых поверхностей при наличии и отсутствии цели и на их основе провести анализ отраженных сигналов для возможности идентификации сигнального выброс, отраженного от цели.

3. Определить возможные методы идентификации сигнального выброса от цели при измерении наклонной дальности и на основе энергетических потерь обосновать выбор метода измерения.

4. Обосновать и разработать структурную схему импульсного лазерного дальномера, обеспечивающего идентификацию сигнального выброса от цели в принимаемой случайной реализации сигнала.

5. Разработать методику определения потенциальной точности измерения наклонной дальности, в том числи и в условиях турбулентной атмосферы.

6. Разработать структурную схему бортового универсального импульсного оптического дальномера для измерения наклонной дальности до объекта, расположенного на любой подстилающей поверхности.

7. Провести оценку влияния временного формирования излучаемого

импульса заданной энергии на условия обнаружения и потенциальную точность при изменении угла визирования цели.

Методы исследования. В работе, проведенные исследования, базировались на методах математического моделирования с помощью компьютерных программ, а также теории случайных процессов и теории статистических решений.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Получены отражательные импульсные характеристики типичных облучаемых поверхностей со сложной пространственной структурой и, расположенных на них, объектов, а также отраженные сигналы, которые можно характеризовать как квазидетерминированные случайные процессы при измерении наклонной дальности.

2. Разработан метод и структурная схема импульсного лазерного дальномера для измерения наклонной дальности до цели по сигналу, отраженному от поверхности перед целью, обеспечивающие исключение грубых ошибок измерения.

3. Разработана методика определения потенциальной точности измерения наклонной дальности до цели по сигналу, отраженному от поверхности перед ней, учитывающая погрешность определения длительности принимаемого квазидетерминированного случайного сигнала

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод измерения наклонной дальности, позволяющий выделить пространственное положение цели в условиях случайной реализации отраженного сигнала, в котором сигнальный выброс от цели является элементом этого случайного сигнала.

2. Структурная схема измерения наклонной дальности при совмещении линии визирования прицела с верхним краем поля излучения и приемом сигнала, отраженного только от подстилающей поверхности перед целью, с последующей квазиоптимальной обработкой и фиксацией максимума выходного эффекта, что позволяет при сложной пространственной структуре подстилающей поверхности исключить грубые ошибки определения дистанции до цели.

3. Методика определения потенциальной точности определения наклонной дальности до цели для предложенной схемы измерения, учитывающая погрешности определения длительности принимаемой случайной сигнальной реализации, в условиях безынерционного и инерционного приема с учетом флуктуаций, обусловленных турбулентностью атмосферы.

Достоверность результатов работы основана на корректном применении математического моделирования и основных положений теории обнаружения, фильтрации и оценки параметров сигналов.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Предложена структурная схема универсального бортового импульсного оптического дальномера с двумя измерительными каналами, позволяющая избежать грубых ошибок измерения наклонной дальности при сложной пространственной структуре подстилающей поверхности, а также обеспечивать высокую точность в обычных условиях на больших дистанциях.

2. Даны рекомендации по выбору характеристик зондирующего импульса и основных элементов схемы измерения наклонной дальности в условиях расположения цели на поверхности со сложной пространственной структурой.

Реализация и внедрение результатов.

Практическая значимость результатов исследований подтверждена 3 актами внедрения.

Апробация результатов исследования.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XLIV, XLV, XLVI, научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО 2015, 2016, 2017 г.; IV, V, VI Всероссийских конгрессах молодых ученых СПб НИУ ИТМО 2015, 2016, 2017 г.; IX Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2015».

Публикации.

Результаты работы опубликованы в 10 научных трудах: 4 статьи в изданиях из перечня ВАК, 5 - в материалах конференций и сборниках тезисов докладов, 1 в других изданиях.

Практическая значимость результатов исследований подтверждена 3 актами внедрения.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 104 наименований, одного приложения. Общий объем диссертации - 140 страниц, в том числе рисунков и схем -54.

Работа была выполнена на кафедре оптико-электронных приборов и систем Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО).

Глава 1. ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

1. 1. Лазерные дальномеры и методы измерения дальности

Идея использовать короткие импульсы света для измерения расстояния была предложена Лебедевым А.А. Первое испытание прототипа свето-дальномера прошло в 1936 году, испытания дали точность измерения дистанции 3,5 км ±2-3 м. Это явилось началом оптической локации — первые радиолокаторы появились много позже [1]. С 1962 по 1964 год создан первый лазерный импульсный дальномер на рубине, тогда же — первый фазовый дальномер на арсениде галлия в Государственном Оптическом Институте им С. И. Вавилова в Ленинграде. В течение 1960-х годов, лазерный дальномер ХМ-23 прошел испытание во Вьетнаме и был принят на вооружение в армии США. Это дальномер для сухопутной артиллерии, где точность измеренного расстояния играла важную роль при стрельбе. Он вскоре появился и на флоте. В первом дальномере использовали рубиновый лазер в качестве источника излучения.

Принцип работы дальномера ХМ-23 основан на локаторах Второй Мировой войны, только вместо радиосигнала использовалось оптическое излучение. Оператор направлял видоискатель дальномера на цель, и нажимал на кнопку замера, после этого подавалась энергия в устройство накачки, которая в свою очередь активировала лазер. Одновременно, когда дальномер давал короткий импульс, активировался высокоточный таймер, и конец отсчета таймера наступал только после того, как приемник получал отражение от цели. Далее требовалось посмотреть на время отсчета и сопоставить его с таблицей дистанций. Диапазон измеряемых расстояний этого дальномера 200-9995 м.

К началу 60-х годов XX в. начались опыты исследования атмосферы с использованием лидаров с лазерными излучателями [2].

В 1969 году, для измерения расстояния от Земли до Луны, применялся лазерный дальномер и уголковый отражатель, установленный на луноходе, расположенном на поверхности Луны. В течение 1970-х годов отлаживались технологии лазерных дальномеров на компактных полупроводниковых лазерах [3].

В начале 1970-х годов, лазерная локация становится самостоятельном научно-техническом направлением. Развитие квантовой электроники позволили не только создать уникальные по своим характеристикам лазерные локационные системы, но и эффективно использовать их в военной и гражданской областях. Лазерные локаторы используются для наблюдения за летательными аппаратами (ракетами, самолетами и искусственными спутниками Земли), проводят локацию Луны, исследуют состояние земной атмосферы [4-6]. Лазерные локаторы применяются для высокоточного измерения расстояния до объекта, его углового положения и радиальной скорости в военной области, стыковке космических аппаратов [7-16].

Вопросам определения дальности современными фазовыми и импульсными оптическими дальномерами, их структурным схемам, пороговой чувствительности и ошибкам измерения посвящено большое количество публикаций [17-29]. Измерение наклонной дальности имеются работы, например, [21], в которой рассматривается использование лазерных рулеток в строительном деле при определении малых дистанций.

Для измерения дальности лазерным дальномером, в том числе наклонной, существуют два основных метода: фазовый и импульсный.

1.2. Фазовые лазерные дальномеры

Фазовый метод измерения используется для кооперированных объектов с уголковыми отражателями. В лазерных фазовых дальномерах расстояние определяется путем определения разности фаз принимаемого излучения р, (прошедшего расстояние до объекта и обратно) и излучаемого излучения (опорного

сигнала) (рис.1.1). По полученной разности фаз определяется расстояние Ь до цели. Дальность до объекта можно определить, как [30]

ь=-(,

где: с - скорость света, /м - частота модуляции излучения При измерении фазы возникает погрешность Лр соответствующая погрешности в измерении расстояния ЛЬ, которая составляет величину

сЛр

ЛЬ

Это значит, что более высокие частоты модуляции позволяют получить более высокую точность. С другой стороны, изменение фазы р на определяемой дистанции должно быть не больше 2п, т. е. длины волн модуляции должны превышать двойное расстояние.

При этом, для исключения неоднозначности отсчетов измерения производят на нескольких частотах модуляции. [31].

Рисунок 1.1. Принцип работы фазового дальномера

Фазовые дальномеры в основном применяются для измерения с кооперированными объектами, на которых устанавливаются уголковые отражатели.

При измерения наклонной дальности с больших расстояний измерений по некооперированным объектам фазовый метод измерения не пригоден из-за необходимости использования очень больших средних мощностей излучения.

1.3. Импульсные лазерные дальномеры

На сегодняшний день наибольшее распространение получили лазерные дальномеры, работающие в импульсном режиме. Современные импульсные лазерные дальномеры способны измерять дистанцию с точностью соизмеримую с точностью фазовых дальномеров. Импульсные дальномеры позволяют измерять дальность до цели с достаточно высокой точностью даже в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Импульсный метод, в свою очередь, основан на измерении интервала времени АТ между моментами определения ВП, излучаемого и принимаемого сигналами. Временной интервал АТ соответствует времени распространения излучения до цели и обратно [32-34]. В условиях постоянства распространения излучения в однородной оптической среде, дальность до цели Ь определяется соотношением

АТс

Ь

2

(с - скорость распространения оптического излучения в однородной оптической среде).

На рис. 1.2 представлена функциональная схема импульсного оптического дальномера для измерения больших дистанций [32].

Рисунок 1.2. Функциональная схема импульсного оптического дальномера для измерения больших дистанций

ПрОС-Приемная оптическая система, ПОС-передающая оптическая система, СП-светопровод, Изл-лазерный источник излучения, СПиС-схема питания и синхронизации излучателя, ФП-фотоприемное устройство или фотоприемник (фотоприемник с предварительным усилителем в одном корпусе), ВУ-видеоусилитель, ИС-измерительная схема, РУ-решающее устройство, ПИ-потребитель информации (ЭВМ или блок индикации).

В представленной схеме сигнал, соответствующий моменту излучения, и принимаемый обрабатываются в едином приемном тракте (фотоприемник, видеоусилитель, решающее устройство), что исключает дополнительные погрешности измерения, обусловленные влиянием дестабилизирующих факторов на фотоприемник и электронную схему. Во многих случаях используется дополнительный опорный канал, состоящий из фотоприемника, на который падает часть излучаемого потока, и схемы фиксации временного положения момента излучения. В этом случае сигнал с выхода опорного канала поступает непосредственно на вход измерительной схемы. В видеоусилителе также осуществляется коррекция передаточной функции ПУТ с целью приближения ее к оптимальной. В решающем устройстве осуществляются две функции: принимается решение о наличии либо отсутствии принимаемого сигнала для заданных вероятностях ошибок ложной тревоги и пропуска сигнала и фиксируется его временное положение.

Измерительная схема измеряет время между опорным сигналом и принимаемым импульсом, результаты измерения показываются на блоке потребителя информации [35].

Для определения ВП принимаемого сигнала можно использовать несколько методов: фиксация по максимуму выходной реализации, по фронту, по фронту и спаду импульса и фиксация со сдвигом импульса [32] (рис.1.3).

ХО у( О ХО у(0

То I Т01 Т02 / То Г То (

а) б) в) г)

Фиксация: по фронту импульса (а), по фронту и спаду импулъса(б), по максимуму импульса (в), со сдвигом импульса (г) Рисунок1.3. Методы фиксации ВП импульса

Фиксация по фронту принимаемого сигнала является наиболее распространенной. В качестве устройства, в этом методе используются пороговые схемы типа триггера Шмидта, и другие одновибраторы. Этот метод фиксации имеет относительно большую шумовую погрешность [35]. При этом в ряде случаев возникает динамическая погрешность, обусловленная смещением точки отсчета из-за изменения величины сигнала (кривые 1 и 2 рис. 1.3.а).

Метод фиксации по спаду и фронту импульса исключает динамическую погрешность, но, при этом, шумовая погрешность будет несколько больше, чем при фиксации по фронту несмотря на корреляцию процессов на спаде и фронте импульса.

Фиксация по максимуму сигнала реализует потенциальные возможности оценки ВЗ (оценка параметра по максимуму правдоподобия) [32,36], т.е. обеспечивает минимально возможную погрешность определения временного положения принимаемого сигнала после его оптимальной обработки в видеоусилителе.

Для определения временных интервалов существуют два цифровых метода: Метод непосредственного счета хронирующих (счетных) импульсов и косвенный метод измерения, позволяющий осуществлять высокоточные измерения на любой дистанции.

Метод непосредственного счета: для измерения интервала времени ТШЛ4, задаваемого двумя импульсами — старт- и стоп-, представляют между ними в виде последовательности некоторого числа счетных импульсов с известным образцовым периодом следования Тсч. Количество счетных импульсов определяют

размер измеряемого интервала. Значение измеряемого интервала времени определяется как Тх = тТсч [31].

К косвенным методам относятся:

Аналоговый метод: в этом методе используется измерения временных интервалов в схеме ИВИ путем заряда и разряда конденсатора в течение временного интервала и использования аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Преимуществом аналогового метода измерения временных интервалов — высокое разрешение, которое может составлять всего несколько пикосекунд. Однако накладывается ограничения на линейность снимаемых напряжений. Типичная линейность составляет 0,1 %, в силу чего трудно достичь точности хотя бы 100 пс (1,5 см) за промежуток времени, больший 100 нс (15 м). Этот метод применим, главным образом, для измерений на коротких дистанциях. Следует отметить также существенный недостаток этого метода, обусловленный влиянием температурного дрейфа [31].

Интерполяционные методы: для измерения интервала времени, задаваемого двумя импульсами — старт и стоп — интерполяционные методы основаны на учете дробной части периода счетных импульсов, которые имеют место между старт-импульсом и первым счетным импульсом, а также между последним счетным импульсом и стоп-импульсом, и добавляются в целом числе периодов счетных импульсов, заполняющих измеряемый интервал времени. Измеряемым интервалом временем Т^ задаются Старт- и стоп-импульсы. Число

импульсов т0 с периодом Тсч заполняют временные «ворота». Следовательно, существуют два интервала времени: интервал времени между первым счетным импульсом и началом фронта «ворота» Л^, и интервал времени между очередным

счетным импульсом, появляющимся после конечного фронта «ворота» и их фронта Д?2. При этом, процесс измерения интервала времени состоит из трех частей [31]:

Тизм = т0Тсч + Д1 - . (1.1)

Погрешность дискретности можно исключить, если точно учесть временные отрезки Д^ и Д^. Измерение этих интервалов осуществляется следующим образом.

За интервал времени Д^ заряжается конденсатор, разряд которого происходит с постоянном временем который в К раз большей, следовательно, время разряда составляет КД^. Теперь этот интервал заполняется щ счетными импульсами. За время Д^ происходит аналогичный процесс. Полученный интервал КДтакже заполняется счетными импульсами, и подсчитывается их

_ Д^ Д^ Тсч

число щ. Так как щ = К —1 и щ = К —2, подставляя значения Д^ = щ—сч и

Тсч Тсч К

Т

Д?2 = в выражение Т^ получим:

К

= Кто + щ - щ (1 2)

изм сч ( .)

К

К

Обозначив Кщ + щ - щ = щ и — = К¥сч = ¥\ч, то формула для Тизм

Тсч

принимает вид

т =щ (13)

изм -ж—14 V ■ /

¥ сч

Нониусный метод: нониусный метод используется для измерения временных интервалов как самостоятельно, так и для снижения погрешности метода непосредственного счета некоторых измерительных устройств. Старт- и стоп-импульсы, запускают два отдельных генератора, например, рециркуляторного типа, формирующих последовательность счетных импульсов с незначительной разницей в периоде их следования Д?. соответственно. При совпадении по времени этих счетных импульсов осуществляется остановка формирования этих счетных

импульсов. В счетчиках грубого и точного отсчета будет записано соответственно N и N счетных импульсов. Измеряемый временной интервал ГШЛ4, при этом, будет определяться по формуле [31]:

Ти = Тсч (N1 - N ) + Ш2

(1.4)

1.4. Некоторые современные лазерные дальномеры

Рассмотрим несколько современных импульсных лазерных дальномеров. Лазерный дальномер Навигатор-30 [37]

Рисунок 1.4. Лазерный дальномер Навигатор-30

Технические характеристики

Диапазон измерения дальности до крупноразмерных объектов 25-30000 м

Среднеквадратичное отклонение значения измеренных угловых координат цели (а): - по азимуту 0,6 ° - по углу места 0,2°

Диапазон измерения угловых координат: - по азимуту 0-360° - по углу места ±30°

Частота повторения измерений не более 0,3 Гц

Длина волны излучения 1,55 мкм

Увеличение визирного канала 7±0,35 крат

Поле зрения визирного канала 7±0,35°

Диапазон диоптрийной регулировки ±(4±0,4) dpt

Диаметр объетивов приемного и передающего каналов 42 мм

Диапазон регулировки межзрачкового расстояния 58-74 мм

Разъем для подключения внешнего питания напряжением 10-30 В

Питание, Li-ion аккумулятор напряжением 3,7 В

Масса не более 1,9 кг

Лазерный дальномер FLIR серии K модель MLR-10K [38]

«

Рисунок 1.5. Лазерный дальномер FLIR серии Kмодель MLR-10K

Технические характеристики

Типовой диапазон измерений ~0 м-15 км

Полный диапазон измерений 50-15000 м

Тип лазера Лазер на эрбиевом стекле с диодной накачкой

Рабочая длина волны 1535 нм

Длительность импульса 6 нс

Энергия импульса 1 мДж

Безопасность для глаз Класс 1

Класс лазера 1M (EN 60825-1:2007)

Гарантированный минимальный диапазон измерений 25 м

Разрешающая способность <1 м

Точность измерений +/-1 м

Частота измерений (программируемая) 1 Гц (задержка 10 мс) (возможны варианты)

Обнаружение нескольких целей 3 цели на расстояниях 20 м друг от друга

Расходимость пучка 0.7 мрад +/-0.1 мрад (возможны варианты)

Тип детектора APD

Диаметр объектива излучателя 11 мм

Диаметр объектива приемника 30 мм

Наработка по числу импульсов >50,000,000

Потребление тока в режиме ожидания <0,15A <0.1 A

Напряжение (внешнего) блока питания 5 В

Размеры (Д х Ш х В) 37 мм x 51 мм x 91 мм

Масса 276 г

Температура хранения от -55°C до 77°C

Температура эксплуатации от -40°C до 63°C

Максимальное энергопотребление 2 Вт

Интерфейсы связи RS-232

Лазерный дальномер импульсный ЛДИ-3-1М [38]

Рисунок 1.6. Лазерный дальномер импульсный ЛДИ-3-1М

Технические характеристики:

диапазон измерения дальности 60 ... 15000 м;

увеличение визирного канала 7,5 крат;

погрешность измерения дальности 3,5 м;

масса прибора 1,3 кг.

длина волны лазерного излучения 1079 нм;

Лазерный прицел-дальномер ЛПД [31]

Рисунок 1.7. Лазерный прицел-дальномер ЛПД

Технические характеристики:

диапазон измерения до 20 км;

увеличение визирного канала 2,5 и 12 крат;

погрешность измерения дальности ± 5 м;

длина волны лазерного излучения 1064 нм;

масса 5 кг.

Лазерный электронный тахеометр КТД-3 [38]

О

Рисунок 1.8. Лазерный электронный тахеометр КТД-3

Технические характеристики:

диапазон измерения дальности 100 ... 10000 м;

увеличение визирного канала 25 крат;

Погрешность измерения дальности не более 0,2 м; горизонтальных углов 2"; вертикальных углов 3";

масса 8 кг.

длина волны лазерного излучения 1079 нм;

1.5. Измерение наклонной дальности с бортовых носителей

Чрезвычайной важной задачей является измерение наклонной дальности, особенно в условиях, при которых поверхность на которой располагается объект, до которого необходимо определить расстояние, имеет сложную пространственную структуру или пересеченную местность с оврагами, бугристыми образованиями, валунами, канавами и различными отражающими свойствами поверхностей.

Один из методов определения наклонной дальности в радиодиапазоне изложен в работе [39], в которой авторами предложен метод высокоточного измерения наклонной дальности до движущейся цели с использованием модифицированного эффекта Доплера. В этом случае даже при относительно большой ширине диаграммы направленности радиоизлучение идентифицируется положение цели на фоне отражения от поверхности, на котором она расположена. Данный способ измерения реализуется с использованием генератора исходного радиосигнала, которым будет управлять устройством фазовой автоподстройки частоты по сигналу рассогласования, отраженного от цели. Измеряемое расстояние В определяется по соотношению

Б = — -^ = -{п + р) (1.5)

2/ 360° 2 v У

где: с- скорость света распространения электромагнитной волны; п = ^ - целая часть фазовой задержки сигнала; / - частота генератор

V- 360° п

управляемого напряжением; р = —^^— - полная фазовая задержка; к - длина волны.

Работа устройства фазовой автоподстройки частоты, при использовании интегрального закона регулирования, обеспечивает значение р = 0 за счет изменения частоты генератора управляемой напряжением^ поэтому получают:

э+а =

с

п

(1.6)

2(/ + А/) '

где й - приращение дальности, А/ - доплеровская добавка частоты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ле Дин Ву, 2017 год

Список литературы

1. Лебедько Е.Г., Системы импульсной оптической локаций: Учебное пособие. -СПБ.: изд. «ЛАНЬ»,2014г.-368с.

2. Deitz, Paul H., Atmospheric Effects on the Beam Propagation of the XM-23 Laser Rangefinder, Laser Range Instrumentation// SPIE Proceedings, Bellingham, WA: Society for Photo-Optical Instrumentation Engineers, 1967. Vol. 11, p.35.

3. R. T. H. Collis, Lidar: A new atmospheric probe//Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,1966, Vol.92, P. 220—230,

4. Владыкин АМ., Глазков В.Д., Калинин M.H, Лебедько Е.Г. Лазерный дальномер проекта «Фобос», Приборостроение, т. 32, №12,1989, с.68-71.

5. Волохатюк В.А.,Кочетков ВМ., Красовский P.P., Вопросы оптической локации, M., Сов.радио, 1971, 256с.

6. Ермаков Б А. Оптико-электронные системы с лазерами, ГОИ, Л.,1982, 200с

7. Захаров А. В., Завада В.С., Непогодин И.А. К расчету импульсных характеристик отражения тел в оптическом диапазоне, Импульсная фотометрия, вып. 5, M., Mашиностроение, 1978, 31-34с

8. Лебедько Е.Г. Сычевский А.Т. Устройство для определения момента экстремума аналогового сигнала А.С, № 1647434 от 06.01.1991.

9. Барсуков Ф.И. Измерения на расстоянии. M.: Воен.изд. 1963, 72с.

10. Радиотехнические системы, под ред. Ю.Н. Казаринова, M., Высшая школа, 1990, 496с.

11. Шереметьев А.Г.,Толпарев Р.Г. Лазерная связь, M., Связь, 1974. 384С

12. Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д. Ширмана, M., Сов.радио, 1970, 560с.

13. Mедведев E.M., Данилин ИМ., Mельников С.Р. Лазерная локация земли и леса. Учебное пособие. M. Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН. 2007, 230с.

14. Mатвеев И.Н., Протопов В.В, Троицкий И.Н., Устинов Н.Д., Лазерная локация. M.: Mашиностроение, 1984. 272с.

15. Бурый Е.В. Синтез системы распознавания объектов по форме огибающей лазерного импульса при импульсно-периодической локации// Квантовая электроника. Т 25, №5., 1998, - С 471-475.

16. Бурый Е.В., Косых А.Е. Экспериментальное получение дальностных портретов и их распознавание// Квантовая электроника. Т 25, №10., 1998, - С 957-960.

17. Jinliang Yang*, Xingshu Wang, Yang Gao Accuracy study of time delay estimation techniques in laser pulse ranger//2013 International Conference on Optical Instruments

and Technology: Optoelectronic Measurement Technology and Systems, Proc. of SPIE

2013, Vol. 9046, 90461D doi: 10.1117/12.2038131

18. A.V. Koshelev, I.V. Lesnykh, V.A. Seredovich, A.K. Sinjakin and A.P. Karpik High Precision Pulsing Laser Ranger//Seventh International Symposium on Laser Metrology Applied to Science, Industry, and Everyday Life, 2002, Proceedings of SPIE Vol. 4900

19. Fu rongguo, Sa Chula, Li Mengxi, Guo Yiliang, Cheng Yu, Chang benkang, The research of the laser facula of laser ranger finder in the far distance//Solid State Lasers XX: Technology and Devices, Proc. of SPIE Vol. 7912, 79121Z ■ doi: 10.1117/12.873565

20. Aurel Stratan, Alexandru Zorila, Laurentiu Rusen, George Nemes, Measuring effective area of spots from pulsed laser beams//Optical Engineering 2014 VOL 53(12) 122513

21. Aurel Stratan, Alexandru Zorila, Laurentiu Rusen, George Nemes, Measuring effective area of spots from pulsed laser beams//Optical Engineering 2014 VOL 53(12) 122513

22. Wang Zhen, Lv Xin-yuan, Mao Jin-jin, Liu Wei,Yang Dong, Method of High Precision Interval Measurement in Pulse Laser Ranging System//International Symposium on Photoelectronic Detection and Imaging 2013: Laser Sensing and Imaging and Applications, Proc. of SPIE, 2013, Vol. 8905, doi: 10.1117/12.2033725

23. Ruiqiang Chen, Yuesong Jiang, Measurement method of time-of-flight in pulsed laser ranging//International Symposium on Optoelectronic Technology and Application 2014: Laser and Optical Measurement Technology and Fiber Optic Sensors, Proc. of SPIE,

2014, Vol. 9297, doi: 10.1117/12.2068379

24. I. Munteanu, S. Mic1o, Portable laser rangefinder short pulses measurements//Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies, Proceedings of SPIE 2003, Vol. 5227, P 452-455.

25. Markus-Christian Amann, Thierry Bosch Marc Lescure, Risto Myllyla", Marc Rioux, Laser ranging a critical review of usual techniques for distance measurement// Optical Engineering, January 2001, Vol. 40 No. 1, P 10-18.

26. Boris Jutzi, Bernd Eberle, Uwe Stilla, Estimation and measurement of backscattered signals from pulsed laser radar//Image and Signal Processing for Remote Sensing VIII, Proceedings of SPIE 2003, Vol. 4885

27. В.Г. Вильнер, А.И. Ларюшин, Е.Л. Рудь. Метод контроля характеристик объектов и подстилающей поверхности с борта летательного аппарата/ Изв. УЗов. Проблемы энергетики. - КГЭИ, 2008. -№ 9-10. -С. 134-137.

28. Ki-Nam Joo1, Seung-Woo Kim. Theoretical Considerations on Combined Optical Distance Measurements Using a Femtosecond Pulse Laser// Journal of the Optical Society of Korea. Vol. 16, No. 4, December 2012, pp. 396-400

29. J. Lee, Y.J. Kim, K. Lee, S. Lee, S.W. Kim. Time-of-flight measurement with femtosecond pulses for high precision ranging LIDAR// Proc. of SPIE Vol. 7860, 786000-1, doi: 10.1117/12.878899.

30. Козинцев В.И., Белов М.Л., Орлов В.М. и др. Основы импульсной лазерной локации//Учеб. пособие для вузов /Под ред. Рождествина В.Н. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 512 с

31. В.Е. Карасика, Лазерные приборы и методы измерения дальности под ред. В.Е. Карасика Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 96с.

32. Лебедько Е.Г. Системы оптической локации. Часть 3, Учебное пособие для ВУЗов. - СПБ.: Изд-во СПНИУИТМО, 2013. - 110 с.

33. Ерофеев, Ю. Н. Основы импульсной техники, Высш. школа, М.: 1979. - 383с

34. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение. М.: ДОСААФ., 1988. 190с., ил.

35. Лебедько Е.Г., Порфирьев Л.Ф., Хайтун Ф.И. Теория и расчёт импульсных и цифровых оптико-электронных систем, Л., Машиностроение, 1984, 192с.

36. Лебедько Е.Г. Математические основы передачи информации. Ч.3, 4: учеб. пособие для вузов.- СПб: СПбГУИТМО, 2009.- 120 с.

37. [Электронный ресурс] URL: http://www.flir.com/cvs/cores/ru/view/?id=52631 (дата обращения 01.09.2016)

38. [Электронный ресурс] https://mipt.ru/drec/upload/8bf/lecture 4-arpheya5kls.ppt (дата обращения 01.09.2016)

39. В. А. Фельк, Ю. С. Воронцов, А. Н. Фомин, А. И. Ступников Измерения дальности с помощью модифицированного эффекта Доплера// ВЕСТНИК Сибирского Государственного Аэрокосмического Университета-2011, С. 148-150.

40. Лебедько Е.Г., Серикова М. Г., Нгуен Д.Т., Способ измерения наклонной дальности и устройство для его осуществления: патент RU №2554601: МПК G01S 17/08, заявка 10.12.2013 ; опубл. 27.06.2015, Бюл. № 18 (II ч.). 7с.

41. Лебедько Е.Г. Системы светодиодной локации, Учебное пособие для ВУЗов. -СПб: Университет ИТМО, 2014. - 149 с.

42. Нгуен Т.В., Лебедько Е.Г. Определение отражательных характеристик элементарных ламбертовых поверхностей при нестационарном облучении // Изв. вузов. Приборостроение, Т. 50, № 5, 2007. С. 63-69.6.

43. Ле Д. Анализ отраженных сигналов от подстилающей поверхности // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО - 2015. - Т. 2. - С. 104-106

44. Ле Д., Нгуен Д.Т. Анализ отраженных сигналов при измерении наклонной дальности // Сборник трудов IV Всероссийского конгресса молодых ученых (Санкт-Петербург, 7-10 апреля 2015 г.) - 2015. - С. 236-240

45. Ле Д., Лебедько Е.Г. Анализ отражательных характеристик подстилающей поверхности при измерении наклонной дальности // Известия высших учебных заведений. Приборостроение - 2016. - Т. 59. - № 7. - С. 571-577

46. Лебедько Е.Г. Теоретические основы преобразования информации в оптико-электронных системах, часть. - СПб: НИУ ИТМО, 2012. - 159 с.

47. Лебедько Е.Г. Преобразование информации в технических системах, Учебное пособие для ВУЗов. - СПб: Университет ИТМО, 2014. - 151 с.

48. R. N. Clark, G. A. Swayze, R. Wise, K. E. Livo, T. M. Hoefen, R. F. Kokaly, and S. J. Sutley, 2007, USGS Digital Spectral Library splib06a//U.S. Geological Survey, Data Series 231 [Электронный ресурс] URL: https://speclab.cr.usgs.gov/spectral.lib06/ds231/datatable.html (дата обращения 01.09.2016).

49. Лебедько Е.Г. Теоретические основы передачи информации, М., С-Пб., Лань, 2011, 350с.

50. Лебедько Е.Г. Математические основы передачи информации (Часть 1 и 2). Учебное пособие. - СПб.: СПбГУИТМО, 2005. -91 с.

51. Лебедько Е.Г. Математические основы передачи информации, ч. 5: учеб. пособие для вузов. СПб: СПбГУИТМО, 2010. 93 с.

52. Ле Д. Дисперция оценки времени запаздывания сигнала при измерении наклонной дальности // Сборник трудов V Всероссийского конгресса молодых ученых (Санкт-Петербург, 12-15 апреля 2016 г.) - 2016. - Т. 1. - С. 296-297.

53. Лебедько Е.Г. Системы оптической локации, Часть 2, Учебное пособие для ВУЗов. - СПБ.: Изд-во СПНИУИТМО, 2012. - 129 с.

54. Ле Дин Ву, Лебедько Е.Г., Измерения наклонной дальности лазерными дальномерами// Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - T.17, №4, 2017 г.

55. Авраменко В.Л., Галямичев Ю.П., Ланнэ А.А., Электрические линии задержки и фазоврашатели. Справочник. М. Связь. 1973, 111с.

56. Джонс М.Х. Электронника-практический курс. М. Постмаркет, 1999. -528с.

57. Ле Д. Влияние инерционности входной цепи на условия обнаружения при измерениях наклонной дальности // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО - 2016. - Т. 3. - С. 105-108

58. Фалькович С.Е. Оценка параметров сигналов. Москва, Сов радио, 1970. 334с.

59. Лебедько Е.Г. Оценка параметров сигналов в оптико-электронных приборах. Учебное пособие. СПб: ИТМО, 2001. - 39 с.

60. М. Абрамовича., Справочник по специальным функциям, под ред. М. Абрамовича и И. Стигана, М. Наука, 1979г, 830с.

61. Янке Е. Эмде Ф. Леш Ф. Специальные функции, М., Наука, 1968, 344с.

62. Кузнецов Д.С. Специальные функции. М.: Высш. школа, 1962, 247с.

63. Ле В. Д., Лебедько Е. Г., Нгуен Д. Т., Лю Лу. Потенциальная точность измерения наклонной дальности с учетом инерционности входной цепи приемной системы // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 7. С. 654—659.

64. Куликов Е.И. Вопросы оценок параметров сигналов при наличии помех. М.: Сов. радио., 1969, 244с.

65. Липкин И.А. Основы статистической радиотехники, теории информации и кодирования, М., Сов.радио, 1978, 238с.

66. Хайтун Ф.И., Лебедько Е.Г. О влиянии формы лучистых импульсных сигналов на пороговые соотношения в системах с инерционным фотоприемным контуром, -ОМП, №5, 1968, с79.

67. Лебедько Е.Г., Нгуен Ву Тунг. Погрешность измерения радиальной протяженности поверхности при ее моноимпульсном облучении. Изв.вузов. Приборостроение. 2009. Т.52, №5. С 50-56.

68. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, т.1, М.,Сов.радио, 1966, 728с.

69. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, т.2, М., Сов.радио, 1968, 504с.

70. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов, М., Сов. Радио, 1969, 448с.

71. Хайтун Ф.И., Об увеличении дальности передачи импульсных сигналов заданной энергии при помехах произвольного спектра, Радиотехника и электроника, т4, №5, 1961, с. 815-818.

72. Анго А Математика для электро- и радиоинженеров, М.,Наука, 1965, 780 с

73. Заездный А.М. Основы расчетов по статистической радиотехнике, М., Связь, 1969,447с.

74. Прием сигналов при наличии шума, Сборник переводов под ред. Л.С.Гуткина М., ИЛ, 1960, 344с.

75. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов, М., Сов.радио, 1978, 320с

76. Стратонович Р.Л. Избранные вопросы теории флуктуаций в радиотехнике, М., Сов.радио, 1961, 558с.

77. Хельстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов, М., ИЛ, 1965, 432с.

78. Звелто О., Принципы лазеров. 4-еизд. СПб.: Издательство «Лань», 2008. 720 с

79. Ишанин Г.Г., Мальцева Н.К. Приемники оптического излучения на внешнем фотоэффекте. Учебно-методическое пособие. -СПб: НИУ ИТМО, 2013. - 103 с.

80. Климков Ю.М., Прикладная лазерная оптика. М.: Машиностроение, 1985. 128с.

81. Котюка А.Ф. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. М.: Радио и связь. 1981, 288с.

82. Климков Ю.М., Хорошев М.В., Лазерная техника: Учебное пособие - М.: МИИГАиК, 2014. - 143 с.: ил.

83. Абильсимов Г.А., Голубев В.С., Гогтарь В.Г., и др. Технологические лазеры:справочник: В 2 т. Т1.-М.: Машиностроение, 1991.-432с.

84. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники. Учев. пособие.-Л.:Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1990, 316с, ил.

85. Малашин М.С., Каминский Р.П., Борисов Ю.Б., Основы проектирования лазерных локационных систем, М., Высшая школа,1983, 207с.

86. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере, М., Наука, 1967, 548с.

87. Зуев В.Е, Банах В.А., Покасов, В.В. Оптика турбулентной атмосферы, Л., Гидрометеоиздат, 1988, 271с

88. Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере, М., Радио и связь,1981,213с

89. Зуев В.Е., Кабанов М.В., Перенос оптических сигналов в земной атмосфере в условиях помех, М., Сов.радио, 1977, 386с.

90. А.С. Гурвич, А.И. Кон, В.Л. Миронов, С.С. Хмелевцов. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М. Наука, 1976, 277с.

91. Банах В.А., Миронов В.Л. Локационное распространение лазерного излучения в турбулентной атмосфере. - Новосибирск: Наука, 1986.

92. Зуев В. Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М.: Советское радио, 1970, с. 496.

93. Гуревич А. С. и др. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976, 277 с.

94. Тимофеев Ю.М. Васильев A.B. Основы теоретической атмосферной оптики. Учебно-методическое пособие. СПб, 2007, 154с

95. Лебедько Е.Г. Теоретический основы преобразования информации в оптико -электронных системах, Учебное пособие для ВУЗов. - СПБ.: Изд-во СПНИУИТМО, 2012. - 158 с.

96. Левин Б.Р. Теория случайных процессов и ее применение в радиотехнике. - М.: Сов.радио, 1960, 663 с.

97. Пратт В.К. Лазерные системы связи, Связь, М., 1972, 132с.

98. Абезгауз Г.Г. и др. Справочник по вероятностным расчетам, Изд. М.О. СССР, М., 1966, 408с.

99. Н. Bateman. Tables of Integral Transforms, vol. II j j McGraw-Hill Book Company, Inc., 1954. 391 c.

100. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И., Интегралы и ряды элементарные функции. М. Наука. 1981, 800с.

101. Градштейн И.С., Рыжик И.М., Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений, М. Гос. изд. Физико-математической литературы, 1963г., 1108с

102. Зверева Е.Н., Лебедько Е.Г., Трифонов К.В., Ле Д. Влияние турбулентности среды на потенциальную точность измерения импульсными лазерными дальномерами // Известия высших учебных заведений. Приборостроение - 2016. -Т. 59. - № 4. - С. 300-305

103. Лебедько Е.Г., Аверьянов Г.А., Хайтун Ф.И. Способ дискретного измерения временных интервалов, А. С. № 340340 от 28 .02.1972

104. Нгуен В.Т. Оперативный анализ рельефа поверхности при моноимпульсной оптической локации// Дис. канд. тех. наук: 05.11.07/ защищена 19.06.07. СПБ., 2007. - 119 с.

Приложение 1.

1. Главный программ

clear all; H=1000; L=10000;

gocmo=2*pi/(180*60); gocnghiengnguon=atan(L/H); a=gocnghiengnguon; R=3;

dz=10A(-2)*0.5*cos(a+gocmo/2) to=1*10A(-8);

dx=(L/H)*dz/cos(a+gocmo/2) c=3*10A8;

R3=(HA2+LA2)A( 1 /2)* sin(gocmo/2)

lmax=tan(a+gocmo)*H-L;

siny1=sin(a+gocmo/2);

cosy1=cos(a+gocmo/2);

tany1=tan(a+gocmo/2);

ds=dx*dz/cosy1;

X=[];Y=[];Z=[];ZT=[];NCOS=[];GT1=[];MTchiso=[];Xgauss=[];

Fgauss=[];To=[];

beta=1.168;

%.....................................................................................................

xtam=0;ytam=R3*siny1;ztam=R3*cosy1; for z=0:dz:2*R3*cosy1 x01=-(2*R3*z*cosy1-zA2)A(1/2)/cosy1;x02=(2*R3*z*cosy1-zA2)A(1/2)/cosy1; y=z*tany1; for x=x01:dx:x02

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

MTN=[];

MTN=obj ect_4_1 (MTN,x,y,z,H,L); % MTN=object_4_3(MTN,x,y,z,H,L,lmax); MTN=Godat(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax); MTN=Caybach1(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax); MTN=kanava(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax);

MTN=oto(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax,gocnghiengnguon); %MTN=xebocthep(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax,gocnghiengnguon) MTN=caythong2(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax); MTN=Godattamgiac(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax);

MTN=Caybach2(MTN,x,y,z,R,H,L,lmax); %--------------------------------------------------------------------------------------

X=[X,MTN(1)]; Y=[Y,MTN(2)]; Z=[Z,MTN(3)]; ZT=[ZT,MTN(4)]; xgauss=sqrt(xA2+(y-ytam)A2+(z-ztam)A2)/(R3); fgauss=exp(-pi*xgaussA2/(betaA2)); GT1=[GT 1 ,ds*MTN(5)] ; end;

z1=z*(H + L*tan(a+gocmo/2))/(H - z*tan(a+gocmo/2)); ztichphan=sqrt(HA2+(z 1 +L)A2); To=[To,ztichphan]; end;

%--------------------------------------------------------------------------------------

figure;

set(gca,'fontsize',18); scatter3(Z,X,Y,2);

%--------------------------------------------------------------------------------------

hieuchinhzt=min(ZT); ZT=(ZT-hieuchinhzt)*2/c; MTchiso=(MTchiso-hieuchinhzt)*2/c; m=length(X); maxZT=max(ZT); hieuchinhTo=min(To); To=(To-hieuchinhTo)*2/c; mto=length(To)-1;GTo=[]; for k=1:(mto) gto=0; for n=1:m

if (ZT(n)<To(k+1 ))&&(ZT(n)>=To(k))

gto=gto+GT1(n); end;

end;

gto=gto/(To(k+1)-To(k)); GTo=[GTo,gto]; end; GTo=[0,GTo]; T=[];GT=[];tmax=max(To); chisochiakhoangT=400; dt=maxZT/chisochiakhoangT ; for t=0:dt:maxZT T=[T,t]; for n=1:mto

if (t>=To(n))&&(t<To(n+1 ))

gt=((t-To(n))*GTo(n+1 )+GTo(n)*(To(n+1 )-t))/ (To(n+1 )-To(n)); GT=[GT,gt]; end; end; end;

GT=[GT,0];

if (length(GT)-length(T))>0

T=[T,max(T)+dt];

end;

GT=GT/max(GT); f=figure;

f.GraphicsSmoothing='off ;

set(0,'DefaultAxesFontSize',20,'DefaultAxesFontName','Times New Roman'); set(0,'DefaultTextFontSize',20,'DefaultTextFontName','Times New Roman'); plot(T,GT,'Color','black','LineWidth',2);grid on; ax=gca;

ax.GridAlpha=1; ax.GridLineStyle='-.';

ax.GridColor='black'; %---------------------------------------------------------------------------------------------------

ti=max(T); nto=round(to/dt);

ST1=[];TST1=[];biendo=5*10A(-8)/to; for i=0:1:nto

ST1(i+1 )=biendo*sin(pi*i/nto);

TST1=[TST1,i*dt]; end;

ST2=conv(ST 1 ,GT)/10; m2=length(ST 1 )+length(GT)-1; T2=0:dt:(m2-1)*dt; ST2=ST2/max(ST2); f=figure;

f.GraphicsSmoothing='off;

set(0,'DefaultAxesFontSize',20,,DefaultAxesFontName,,,Times New Roman'); set(0,'DefaultTextFontSize',20,,DefaultTextFontName,,,Times New Roman'); %hold all;

plot(T2,ST2,'Color','black','LineWidth',2);grid on; ax=gca;

ax.GridAlpha=1;

ax.GridLineStyle='-.';

ax.GridColor='black';

2. Подпрограммы

2.1. Поля

function f=object_4_1(MTN,xo,yo,zo,H,L); y1=0;x1 =xo * H/(H-y o); rr=0.40;

z1=(zo+L)*H/(H-yo)-L; zt=((x1)A2+(y1-

H)A2+(z1+L)A2)A(1/2);ncos=rr*abs(H/(((L+z1)A2+HA2)A(1/2))); MTN=[x 1,y1,z1,zt,ncos]; f=MTN;

2.2. Пашня

function f=obj ect_4_3 (MTN,xo ,yo,zo,H,L,lmax); rr=0.8;

xn=0;yn=H;zn=-L; yr=0; Rdat=0.3; dtR=0.5;

sl=round((lmax-Rdat)/(dtR));

zdv=(Rdat-yn)*(zo-zn)/(yo-yn)+zn;

n=round((zdv-Rdat)/dtR); %-----------------------------------------------------------------------------------------------------

while n<sl

ztam=(Rdat+n*dtR); ytam=yr;

delta=(RdatA2*ynA2 - 2*RdatA2*yn*yo + RdatA2*yoA2 + RdatA2*znA2 -2*RdatA2*zn*zo + RdatA2*zoA2 - ynA2*zoA2 + 2*ynA2*zo*ztam - ynA2*ztamA2 + 2*yn*yo*zn*zo - 2*yn*yo*zn*ztam - 2*yn*yo*zo*ztam + 2*yn*yo*ztamA2 -2*yn*ytam*zn*zo + 2*yn*ytam*zn*ztam + 2*yn*ytam*zoA2 - 2*yn*ytam*zo*ztam -yoA2*znA2 + 2*yoA2*zn*ztam - yoA2*ztamA2 + 2*yo*ytam*znA2 - 2*yo*ytam*zn*zo -2*yo*ytam*zn*ztam + 2*yo*ytam*zo*ztam - ytamA2*znA2 + 2*ytamA2*zn*zo -ytamA2*zoA2);

if (delta>=0)

z=(zn*deltaA(1/2) - zo*deltaA(1/2) + ynA2*zo + yoA2*zn + znA2*ztam + zoA2*ztam - yn*yo*zn - yn*yo*zo + yn*ytam*zn - yn*ytam*zo - yo*ytam*zn + yo*ytam*zo - 2*zn*zo*ztam)/(ynA2 - 2*yn*yo + yoA2 + znA2 - 2*zn*zo + zoA2); y=(z-zn)*(yo-yn)/(zo-zn)+yn; x=(z-zn)*(xo-xn)/(zo-zn)+xn; zt=((x-xn)A2+(y-yn)A2+(z-zn)A2)A(1/2); ncos=rr*abs((y-ytam)*(y-yn)+(z-ztam)*(z-zn))/(Rdat*zt); n=sl;

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; n=n+1; end;

f=MTN;

2.3. Дуб

function f=Caybach1(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax)

rr=0.30;

xr=2.5; zr=lmax/2-20;

Rc=0.52; Rt=R/4; hc=R/8; ht=R/4;

htc=hc+ht;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta=(HA2*RtA4 - HA2*RtA2*xoA2 + 2W2*RtA2*xo*xr - HA2*RtA2*xrA2 -HA2*RtA2*zoA2 + 2*HA2*RtA2*zo*zr - HA2*RtA2*zrA2 + 2*H*L*RtA2*hc*zo -2*H*L*RtA2*hc*zr - 2*H*L*RtA2*yo*zo + 2*H*L*RtA2*yo*zr - 2*H*RtA4*yo + 2*H*RtA2*hc*xoA2 - 2*H*RtA2*hc*xo*xr + 2*H*RtA2*hc*zoA2 -2*H*RtA2*hc*zo*zr - 2*H*RtA2*xo*xr*yo + 2*H*RtA2*xrA2*yo -2*H*RtA2*yo*zo*zr + 2*H*RtA2*yo*zrA2 - LA2*RtA2*hcA2 + 2*LA2*RtA2*hc*yo + LA2*RtA2*htA2 - LA2*RtA2*yoA2 - LA2*htA2*xoA2 + 2*LA2*htA2*xo*xr -LA2*htA2*xrA2 - 2*L*RtA2*hcA2*zo + 2*L*RtA2*hc*yo*zo + 2*L*RtA2*hc*yo*zr + 2*L*RtA2*htA2*zo - 2*L*RtA2*yoA2*zr - 2*L*htA2*xoA2*zr + 2*L*htA2*xo*xr*zo + 2*L*htA2*xo*xr*zr - 2*L*htA2*xrA2*zo + RtA4*yoA2 - RtA2*hcA2*xoA2 -RtA2*hcA2*zoA2 + 2*RtA2*hc*xo*xr*yo + 2*RtA2*hc*yo*zo*zr + RtA2*htA2*xoA2 + RtA2*htA2*zoA2 - RtA2*xrA2*yoA2 - RtA2*yoA2*zrA2 - htA2*xoA2*zrA2 + 2*htA2*xo*xr*zo*zr - htA2*xrA2*zoA2); if delta>=0;

z=(HA2*RtA2*zo - L*RtA2*yoA2 - L*htA2*xoA2 + LA2*htA2*zr + htA2*zoA2*zr - L*ht*deltaA(1/2) - ht*zo*deltaA(1/2) - H*L*RtA2*hc + H*L*RtA2*yo -H*RtA2*hc*zo + L*RtA2*hc*yo - H*RtA2*yo*zo + L*htA2*xo*xr + 2*L*htA2*zo*zr + RtA2*hc*yo*zo + htA2*xo*xr*zo)/(HA2*RtA2 - 2*H*RtA2*yo + LA2*htA2 + 2*L*htA2*zo + RtA2*yoA2 + htA2*xoA2 + htA2*zoA2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>hc)&&(y<htc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo/RtA2+(y-hc)*(yo-H)/htA2+(z-zr)*(zo+L)/RtA2)/sqrt(((x-xr)A2/RtA4+(y-hc)A2/htA4+(z-zr)A2/RtA4)*(xoA2+(yo-H)A2+(zo+L)A2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta2= (LA2*RcA2 - LA2*xoA2 + 2*LA2*xo*xr - LA2*xrA2 + 2*L*RcA2*zo -2*L*xoA2*zr + 2*L*xo*xr*zo + 2*L*xo*xr*zr - 2*L*xrA2*zo + RcA2*xoA2 + RcA2*zoA2 - xoA2*zrA2 + 2*xo*xr*zo*zr - xrA2*zoA2);

if delta2>=0

z=^2*zr - zo*delt^(1/2) - L*xoЛ2 - L*delt^(1/2) + zoЛ2*zr + L*xo*xr + 2*L*zo*zr + xo*xr*zo)/(LЛ2 + 2*L*zo + xoЛ2 + zoЛ2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>0)&&(y<hc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xЛ2+(y-H)Л2+(z+L)Л2)л(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo+(z-zr)*(zo+L))/sqrt(((x-xr)A42+(z-zr^2)*^2+(yo-H^2+(zo+L^2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; end; f=MTN;

2.4. Кедр

function f=Caybach2(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax) rr=0.38;

xr=-1.5; zr=lmax/2+25; Rc=0.1; Rt=R/4; hc=R/8; ht=R/4; htc=hc+ht;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta=(^2*R^4 - HЛ2*Rtл2*xoЛ2 + 2W2*R^2*xo*xr - ^2*R^2*x^2 -HЛ2*Rtл2*zoЛ2 + 2W2*R^2*zo*zr - ^2*R^2*z^2 + 2*H*L*R^2*hc*zo -2*H*L*R^2*hc*zr - 2*H*L*R^2*yo*zo + 2*H*L*R^2*yo*zr - 2*H*R^4*yo + 2*H*Rtл2*hc*xoЛ2 - 2*H*R^2*hc*xo*xr + 2*H*Rtл2*hc*zoЛ2 -2*H*R^2*hc*zo*zr - 2*H*R^2*xo*xr*yo + 2*H*R^2*x^2*yo -2*H*R^2*yo*zo*zr + 2*H*R^2*yo*z^2 - LЛ2*Rtл2*hcЛ2 + 2^2*R^2*hc*yo + LЛ2*Rtл2*htл2 - LЛ2*Rtл2*yoЛ2 - LЛ2*htл2*xoЛ2 + 2^2*h^2*xo*xr -Lл2*htл2*xrл2 - 2*L*R^2*h^2*zo + 2*L*R^2*hc*yo*zo + 2*L*R^2*hc*yo*zr + 2*L*R^2*h^2*zo - 2*L*Rtл2*yoЛ2*zr - 2*L*htл2*xoЛ2*zr + 2*L*h^2*xo*xr*zo + 2*L*h^2*xo*xr*zr - 2*L*h^2*x^2*zo + Rtл4*yoЛ2 - Rtл2*hcЛ2*xoЛ2 -

RtA2*hcA2*zoA2 + 2*RtA2*hc*xo*xr*yo + 2*RtA2*hc*yo*zo*zr + RtA2*htA2*xoA2 + RtA2*htA2*zoA2 - RtA2*xrA2*yoA2 - RtA2*yoA2*zrA2 - htA2*xoA2*zrA2 + 2*htA2*xo*xr*zo*zr - htA2*xrA2*zoA2); if delta>=0;

z=(HA2*RtA2*zo - L*RtA2*yoA2 - L*htA2*xoA2 + LA2*htA2*zr + htA2*zoA2*zr - L*ht*deltaA(1/2) - ht*zo*deltaA(1/2) - H*L*RtA2*hc + H*L*RtA2*yo -H*RtA2*hc*zo + L*RtA2*hc*yo - H*RtA2*yo*zo + L*htA2*xo*xr + 2*L*htA2*zo*zr + RtA2*hc*yo*zo + htA2*xo*xr*zo)/(HA2*RtA2 - 2*H*RtA2*yo + LA2*htA2 + 2*L*htA2*zo + RtA2*yoA2 + htA2*xoA2 + htA2*zoA2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>hc)&&(y<htc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo/RtA2+(y-hc)*(yo-H)/htA2+(z-zr)*(zo+L)/RtA2)/sqrt(((x-xr)A2/RtA4+(y-hc)A2/htA4+(z-zr)A2/RtA4)*(xoA2+(yo-H)A2+(zo+L)A2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta2= (LA2*RcA2 - LA2*xoA2 + 2*LA2*xo*xr - LA2*xrA2 + 2*L*RcA2*zo -2*L*xoA2*zr + 2*L*xo*xr*zo + 2*L*xo*xr*zr - 2*L*xrA2*zo + RcA2*xoA2 + RcA2*zoA2 - xoA2*zrA2 + 2*xo*xr*zo*zr - xrA2*zoA2); if delta2>=0

z=(LA2*zr - zo*delta2A(1/2) - L*xoA2 - L*delta2A(1/2) + zoA2*zr + L*xo*xr + 2*L*zo*zr + xo*xr*zo)/(LA2 + 2*L*zo + xoA2 + zoA2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>0)&&(y<hc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo+(z-zr)*(zo+L))/sqrt(((x-xr)A2+(z-zr)A2)*(xoA2+(yo-H)A2+(zo+L)A2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end;

end; end;

f=MTN;

2.5. Выпуклая поверхность

function f=Godat(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax); docaogodat=0.5; bankinhgodat=2;

Rc=(bankinhgodat+docaogodatA2)/2; xr=0;zr=lmax/2-25; yr=-Rc+docaogodat; rr=0.14;

xn=0;yn=H;zn=-L;

%.....................................................................................................

delta=(HA2*RcA2 - HA2*xoA2 + 2W2*xo*xr - HA2*xrA2 - HA2*zoA2 + 2*HA2*zo*zr - HA2*zrA2 - 2*H*L*yo*zo + 2*H*L*yo*zr + 2*H*L*yr*zo -2*H*L*yr*zr - 2*H*RcA2*yo + 2*H*xoA2*yr - 2*H*xo*xr*yo - 2*H*xo*xr*yr + 2*H*xrA2*yo - 2*H*yo*zo*zr + 2*H*yo*zrA2 + 2*H*yr*zoA2 - 2*H*yr*zo*zr + LA2*RcA2 - LA2*xoA2 + 2*LA2*xo*xr - LA2*xrA2 - LA2*yoA2 + 2*LA2*yo*yr -LA2*yrA2 + 2*L*RcA2*zo - 2*L*xoA2*zr + 2*L*xo*xr*zo + 2*L*xo*xr*zr -2*L*xrA2*zo - 2*L*yoA2*zr + 2*L*yo*yr*zo + 2*L*yo*yr*zr - 2*L*yrA2*zo + RcA2*xoA2 + RcA2*yoA2 + RcA2*zoA2 - xoA2*yrA2 - xoA2*zrA2 + 2*xo*xr*yo*yr + 2*xo*xr*zo*zr - xrA2*yoA2 - xrA2*zoA2 - yoA2*zrA2 + 2*yo*yr*zo*zr - yrA2*zoA2); if delta>=0;

z=(HA2*zo - L*xoA2 - L*yoA2 + LA2*zr - L*deltaA(1/2) + zoA2*zr -zo*deltaA(1/2) + H*L*yo - H*L*yr - H*yo*zo - H*yr*zo + L*xo*xr + L*yo*yr + 2*L*zo*zr + xo*xr*zo + yo*yr*zo)/(HA2 - 2*H*yo + LA2 + 2*L*zo + xoA2 + yoA2 + zoA2);

y=(z+L)* (yo-H)/ (zo+L)+H; if (y>=0)&&(MTN(3)>z)&&(z>=0); x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=((x-xn)A2+(y-yn)A2+(z-zn)A2)A(1/2);

ncos=rr*abs((xo*(x-xr)+(yo-H)*(y-yr)+(zo+L)*(z-zr)))/sqrt(((x-xr)A2+(y-yr)A2+(z-zr)A2)*(xoA2+(yo-H)A2+(zo+L)A2)); MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; f=MTN;

2.6. Машина

function f=oto(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax,gocnghiengnguon)

zxx=tan(gocnghiengnguon*pi/180)*H-L;

zdich=(L+zxx)/H;

xr=0;yr=0; zr=lmax/2; rr1=0.18; rr2=0; rr3=0.22; ph=30/180*pi;

sinph=sin(ph);cosph=cos(ph); xo 1 =xo *cosph+(zo-zr)* sinph; yo1=yo;

zo 1=-xo * sinph+(zo-zr)*co sph;

xn=(-L-zr)* sinph;

yn=H;

zn=(-L-zr)*cosph;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------

z=-2.3;

x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; z1 =x* sinph+z* cosph+zr;

if (MTN(3 )>z 1 )&&(0.2<y)&&(y<=0.9)&&(x>=-1 )&&(x< 1 ) x1=x*co sph-z* sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2);

ncos=rr1 *abs((z-zo 1 )/((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z 1 -zo)A2)A(1/2));

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------

z=(77*zn - 77*zo1 + 60*yn*zo1 - 60*yo1*zn)/(60*yn - 60*yo1 - 10*zn + 10*zo1);

y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; z1 =x* sinph+z* cosph+zr;

if (MTN(3)>z1)&&(-2.3<z)&&(-1. 1 >=z)&&(x>=-1 )&&(x< 1 ) x1=x*co sph-z* sinph;

y1=y;

zt1=((x1^2+(y1-H^2+(z1+L^2^(1/2);

ncos=rr1 *abs((y-yo 1 -(z-zo 1 )/6)/(sqrt( 1+(1/3 6^2)*((x 1 -xo^2+(y 1 -yo)Л2+(z1-zo)Л2)л(1/2)));

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end;

%--------------------------------------------------------------------------------------------------

z=(121*zn - 121*zo1 + 20*yn*zo1 - 20*yo1*zn)/(20*yn - 20*yo1 - 90*zn + 90*zo1);

y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; z1 =x* sinph+z* cosph+zr;

if (MTN(3 )>z 1 )&&(-1.1 <z)&&(-0.9>=z)&&(x>=-1 )&&(x< 1 ) x1=x*co sph-z* sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2);

ncos=rr2 * abs(((y-yo 1 )/9-(z-zo 1 )/2)/(sqrt(1/81+1/4)*((x 1 -xo^2+(y 1 -yo)Л2+(z1-zo)Л2)л(1/2)));

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end;

%--------------------------------------------------------------------------------------------------

y=2;

z=(y-yn)*(zo 1 -zn)/(yo 1 -yn)+zn; x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; z1 =x* sinph+z* cosph+zr;

if (MTN(3 )>z 1 )&&(-0.9<z)&&(1.4>=z)&&(x>=-1 )&&(x<1) x1=x*co sph-z* sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2); zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo)Л2+(z 1 -zo^2^(1/2); ncos=rr1*abs((y-yo 1 )/zt2); MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end;

%--------------------------------------------------------------------------------------------------

y=13;

z=(y-yn)*(zo 1 -zn)/(yo 1 -yn)+zn; x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; z1 =x* sinph+z* cosph+zr;

if (MTN(3 )>z 1 )&&(1.45<z)&&(2.3>=z)&&(x>=-1 )&&(x< 1 ) x1=x*co sph-z* sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2); zt2=((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z 1 -zo)A2)A(1/2); ncos=rr1*abs((y-yo 1 )/zt2); MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end;

%----------------------------------------------------------------------------------

x=-1;

z=(x-xn)*(zo 1 -zn)/(xo 1 -xn)+zn; y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo1 -zn)+yn;

z1 =x* sinph+z*cosph+zr; %...........

if (MTN(3)>z1) if(-2.3<z)&&(2.3>=z)&&(y>=0.2)&&(y<0.9) banh1=(y-0.3)A2+(z+1.2)A2; banh2=(y-0.3)A2+(z-1.2)A2; if (banh1>0.1225)&&(banh2>0.1225) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2); zt2=((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z1 -zo)A2)A(1/2); ncos=rr1*abs((x-xo1)/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end;

%----------------------------------------------------------------------------------

if (y>=0.9)&&(y<1.1) gh1=(y-0.9-2.3/6)*6; if (z>gh 1 )&&(z<=2.3 ) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2);

zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo^2+(z1 -zo^2^(1/2); ncos=rr1*abs((x-xo1)/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end;

%------------------------------------------------------------------

if (y>=1.1)&&(y<1.3) gh1=(y-1.1 )*2/9-1.1; if (z>gh 1 )&&(z<=2.3 ) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2); zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo)Л2+(z1 -zo^2^(1/2); ncos=rr1*abs((x-xo1)/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end;

%------------------------------------------------------------------

if (y>=1.3)&&(y<2) gh1=(y-1.1 )*2/9-1.1; gh2=(2-y)*2/11+1.4; if (z>gh1)&&(z<=gh2) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2); zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo)Л2+(z1 -zo^2^(1/2); ncos=rr2*abs((x-xo1)/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end; end;

%------------------------------------------------------------------

x=-0.9;

z=(x-xn)*(zo 1 -zn)/(xo 1 -xn)+zn; y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; z1 =x* sinph+z*cosph+zr; banh1=(y-0.3^2+(z+1.2^2;

banh2=(y-0.3)A2+(z- 1.2)A2; if (MTN(3)>z1) if(banh1<=0.09) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2); zt2=((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z1 -zo)A2)A(1/2); ncos=rr3 * abs((x-xo 1 )/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end;

if (banh2<=0.09) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2); zt2=((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z1 -zo)A2)A(1/2); ncos=rr3 * abs((x-xo 1 )/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end;

%------------------------------------------------------------------

x=0.7;

z=(x-xn)*(zo 1 -zn)/(xo 1 -xn)+zn; y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; z1 =x* sinph+z*cosph+zr; banh1=(y-0.3)A2+(z+1.2)A2; banh2=(y-0.3)A2+(z- 1.2)A2; if (MTN(3)>z1) if(banh1<=0.09) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)A2+(y1-H)A2+(z1+L)A2)A(1/2); zt2=((x 1 -xo)A2+(y 1 -yo)A2+(z1 -zo)A2)A(1/2); ncos=rr3 * abs((x-xo 1 )/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end;

if (banh2<=0.09) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2); zt2=((x 1 -xo^2+(y 1 -yo)Л2+(z1 -zo^2^(1/2); ncos=rr3 * abs((x-xo 1 )/zt2);

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end; end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta=(- 4*ynЛ2*zo1Л2 - (48*ynЛ2*zo1)/5 - (27*упЛ2)/5 + 8*yn*yo1*zn*zo1 + (48*yn*yo1*zn)/5 + (48*yn*yo1*zo1)/5 + (54*yn*yo1)/5 - (12*yn*zn*zo1)/5 -(72*yn*zn)/25 + (12*yn*zo1Л2)/5 + (72*yn*zo1)/25 - 4*yo1Л2*znЛ2 -(48*yo^2*zn)/5 - (27*yo1Л2)/5 + (12*yo1*znЛ2)/5 - (12*yo1*zn*zo1)/5 + (72*yo1*zn)/25 - (72*yo1*zo1)/25); if (delta>=0)

z=-(5*zo1*deltaЛ(1/2) - 5*zn*deltaЛ(1/2) - 3*yn*zn + 3*yn*zo1 + 3*yo1*zn - 3*yo1*zo1 - 24*zn*zo1 - 10*ynЛ2*zo1 - 10*yo1Л2*zn + 12*znЛ2 + 12*zo^2 + 10*yn*yo1*zn + 10*yn*yo1*zo1)/(10*(y^2 - 2*yn*yo1 + yo1Л2 + z^2 - 2*zn*zo1 + zo^2));

x=(z-zn)*(xo 1 -xn)/(zo 1 -zn)+xn; y=(z-zn)*(yo 1 -yn)/(zo 1 -zn)+yn; z1 =x* sinph+z*cosph+zr; if (MTN(3)>z1) if(-0.9<x)&&(-0. 7>=x) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2);

zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo^2+(z1 -zo^2^(1/2);

nco s=rr3 *abs(((y-0.3)*(y-yo 1 )+(z+1.2)*(z-zo 1 ))/(0.3*zt2));

MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1]; end;

if(0.7<=x)&&(0.9>=x) x1=x*cosph-z*sinph;

y1=y;

zt1=((x1)Л2+(y1-H)Л2+(z1+L)Л2)л(1/2); zt2=((x 1 -xo)Л2+(y 1 -yo^2+(z1 -zo^2^(1/2); nco s=rr3 *abs(((y-0.3)*(y-yo 1 )+(z+1.2)*(z-zo 1 ))/(0.3*zt2)); MTN=[x1,y1,z1,zt1,ncos,1];

end; end; end;

f=MTN;

2.7. Триангуляция поверхность

function f=Godattamgiac(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax); zr=lmax/2+15; rr=0.4;

%.................................................................................................

z=(30*H*zo - 21*zo - 21*L + 30*L*yo + 7*L*zr + 7*zo*zr)/(30*H + 7*L -30*yo + 7*zo);

if (MTN(3)>z)&&(z<zr)&&(z>zr-3); y=(z+L)* (yo-H)/(zo+L)+H; x=xo * (z+L )/(zo+L);

zt1=((x-xo)A2+(y-yo)A2+(z-zo)A2)A(1/2); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2);

ncos=rr*abs(3*(y-yo)-0.7*(z-zo))/(zt1*sqrt(9.49)); MTN=[x,y,z,zt,ncos];

end;

%------------------------------------------------------------------------------------------------

z=(21*L + 21*zo - 30*H*zo - 30*L*yo + 7*L*zr + 7*zo*zr)/(7*L - 30*H + 30*yo + 7*zo);

if (MTN(3)>z)&&(z<zr+3)&&(z>=zr); y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; x=xo * (z+L )/(zo+L); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2); zt1=((x-xo)A2+(y-yo)A2+(z-zo)A2)A(1/2); nco s=rr* abs(3* (y-yo)+0.7*(z-zo))/(zt 1 * sqrt(9.49)); MTN=[x,y,z,zt,ncos];

end;

f=MTN;

2.8. Канава

function f=kanava(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax) rr=0.4;

R2=0.5; xr=0;

zr=lmax/2-15; yr=0;

xn=0;yn=H;zn=-L;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta=(R2Л2*ynЛ2 - 2*R2Л2*yn*yo + R2Л2*yoЛ2 + R2Л2*znЛ2 - 2*R2Л2*zn*zo + R2Л2*zoЛ2 - ynЛ2*zoЛ2 + 2*ynЛ2*zo*zr - y^2*zr^2 + 2*yn*yo*zn*zo -2*yn*yo*zn*zr - 2*yn*yo*zo*zr + 2*yn*yo*zrЛ2 - 2*yn*yr*zn*zo + 2*yn*yr*zn*zr + 2*yn*yr*zoЛ2 - 2*yn*yr*zo*zr - yoЛ2*znЛ2 + 2*yoЛ2*zn*zr - yoЛ2*zrЛ2 + 2*yo*yr*z^2 - 2*yo*yr*zn*zo - 2*yo*yr*zn*zr + 2*yo*yr*zo*zr - yrЛ2*znЛ2 + 2*yr^2*zn*zo - yrЛ2*zoЛ2); if delta>=0;

z1=(zo*deltaA(1/2) - zn*deltaЛ(1/2) + ynЛ2*zo + yoЛ2*zn + znЛ2*zr + zoЛ2*zr - yn*yo*zn - yn*yo*zo + yn*yr*zn - yn*yr*zo - yo*yr*zn + yo*yr*zo -2*zn*zo*zr)/(ynЛ2 - 2*yn*yo + yoЛ2 + z^2 - 2*zn*zo + zoЛ2); y1=(z1-zn)*(yo-yn)/(zo-zn)+yn; x 1=(z 1 -zn)*(xo-xn)/(zo-zn)+xn; zyo=(yn*zo - yo*zn)/(yn - yo);

if (y1<(0))&&(MTN(2)==0)&&((zr-R2)<zyo)&&((zr+R2)>zyo) zt=((x 1 -xn^2+(y 1 -yn)Л2+(z1 -zn^2^( 1 /2); nco s=rr* abs((y1 -yr)*(y1 -yn)+(z1 -zn)*(z1 -zr))/(R2 * zt); MTN=[x1,y1,z1,zt,ncos]; end; end;

f=MTN; 2.9. Сосна

function f=caythong2(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,lmax)

rr=0.15; xr= 1 ; zr=lmax/2+10 ; Rc=0.1; Rt=R/6; hc=R/4; ht=R/4; htc=hc+ht;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta=(HA2*RtA2*xoA2 - 2W2*RtA2*xo*xr + HA2*RtA2*xrA2 + HA2*RtA2*zoA2 - 2*HA2*RtA2*zo*zr + HA2*RtA2*zrA2 - 2*H*L*RtA2*htc*zo + 2*H*L*RtA2*htc*zr + 2*H*L*RtA2*yo*zo - 2*H*L*RtA2*yo*zr -2*H*RtA2*htc*xoA2 + 2*H*RtA2*htc*xo*xr - 2*H*RtA2*htc*zoA2 + 2*H*RtA2*htc*zo*zr + 2*H*RtA2*xo*xr*yo - 2*H*RtA2*xrA2*yo + 2*H*RtA2*yo*zo*zr - 2*H*RtA2*yo*zrA2 + LA2*RtA2*htcA2 - 2*LA2*RtA2*htc*yo + LA2*RtA2*yoA2 - LA2*htcA2*xoA2 + 2*LA2*htcA2*xo*xr - LA2*htcA2*xrA2 + 2*L*RtA2*htcA2*zo - 2*L*RtA2*htc*yo*zo - 2*L*RtA2*htc*yo*zr + 2*L*RtA2*yoA2*zr - 2*L*htcA2*xoA2*zr + 2*L*htcA2*xo*xr*zo + 2*L*htcA2*xo*xr*zr - 2*L*htcA2*xrA2*zo + RtA2*htcA2*xoA2 + RtA2*htcA2*zoA2 -2*RtA2*htc*xo*xr*yo - 2*RtA2*htc*yo*zo*zr + RtA2*xrA2*yoA2 + RtA2*yoA2*zrA2 -htcA2*xoA2*zrA2 + 2*htcA2*xo*xr*zo*zr - htcA2*xrA2*zoA2); if delta>=0;

z=(L*RtA2*yoA2 - HA2*RtA2*zo - L*htcA2*xoA2 + LA2*htcA2*zr + htcA2*zoA2*zr - L*htc*deltaA(1/2) - htc*zo*deltaA(1/2) + H*L*RtA2*htc -H*L*RtA2*yo + H*RtA2*htc*zo - L*RtA2*htc*yo + H*RtA2*yo*zo + L*htcA2*xo*xr + 2*L*htcA2*zo*zr - RtA2*htc*yo*zo + htcA2*xo*xr*zo)/(2*H*RtA2*yo - HA2*RtA2 + LA2*htcA2 + 2*L*htcA2*zo - RtA2*yoA2 + htcA2*xoA2 + htcA2*zoA2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>hc)&&(y<htc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xA2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo/RtA2-(y-htc)*(yo-H)/htcA2+(z-zr)*(zo+L)/RtA2)/sqrt(((x-xr)A2/RtA4+(y-htc)A2/htcA4+(z-zr)A2/RtA4)*(xoA2+(yo-H)A2+(zo+L)A2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

delta2= (LA2*RcA2 - LA2*xoA2 + 2*LA2*xo*xr - LA2*xrA2 + 2*L*RcA2*zo -2*L*xoA2*zr + 2*L*xo*xr*zo + 2*L*xo*xr*zr - 2*L*xrA2*zo + RcA2*xoA2 + RcA2*zoA2 - xoA2*zrA2 + 2*xo*xr*zo*zr - xrA2*zoA2); if delta2>=0

z=^2*zr - zo*delt^(1/2) - L*xoЛ2 - L*delta2Л(1/2) + zoЛ2*zr + L*xo*xr + 2*L*zo*zr + xo*xr*zo)/(^2 + 2*L*zo + xoЛ2 + zoЛ2); if (MTN(3 )>z)&&(z>=0) y=(z+L)*(yo-H)/(zo+L)+H; if (y>0)&&(y<hc) x=xo*(z+L)/(zo+L); zt=(xЛ2+(y-H)Л2+(z+L)Л2)л(1/2); ncos=rr*abs(((x-xr)*xo+(z-zr)*(zo+L))/sqrt(((x-xr^2+(z-zr)Л2)*(xoЛ2+(yo-H)Л2+(zo+L)Л2)));

MTN=[x,y,z,zt,ncos]; end; end; end; f=MTN;

2.10. Бронемашина

function f=xebocthep(MTN,xo,yo,zo,R,H,L,zmaxnghieng,gocnghiengnguon)

gocnghieng=0;docaogocmatnen=0;

ph=45/180*pi;

xr=1.5 ;zr=zmaxnghieng/2-3 ; yr=zr*tan(gocnghieng)+docaogocmatnen; rr1=0.2; rr2=0.2; rr3=0.2; rr0=0.2;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

xn=0; yn=H; zn=-L;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

xn1=xn-xr; yn1=yn-yr; zn1=zn-zr; xo1=xo-xr; yo1=yo-yr; zo1=zo-zr;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

sinnghieng=sin(-gocnghieng);cosnghieng=cos(-gocnghieng); xn2=xn1;

yn2=zn1*sinnghieng+yn1*cosnghieng; zn2=zn1 *cosnghieng-yn1*sinnghieng; xo2=xo1;

yo2=zo 1*sinnghieng+yo 1*cosnghieng;

zo2=zo 1 *cosnghieng-yo 1*sinnghieng; %-----------------------------------------------------------------------------------------------------

sinph=sin(ph);cosph=cos(ph); xn3=xn2*cosph+zn2*sinph; yn3=yn2;

zn3=-xn2 * sinph+zn2 *cosph;

xo3=xo2*cosph+zo2*sinph;

yo3=yo2;

zo3=-xo2*sinph+zo2*cosph; %-----------------------------------------------------------------------------------------------------

y3=(8*yn3 - 8*yo3 - 11*yn3*zo3 + 11*yo3*zn3)/(5*yn3 - 5*yo3 + 11*zn3 - 11*zo3); z3=(y3 -yn3 )*(zo3 -zn3 )/(yo3 -yn3 )+zn3 ;

x3=(y3 -yn3 )* (xo3 -xn3 )/(yo3 -yn3 )+xn3 ; %-----------------------------------------------------------------------------------------------------

x2=x3*cosph-z3 * sinph; y2=y3;

z2=x3 * sinph+z3*cosph; x1=x2;

y 1 =-z2 * sinnghieng+y2 *cosnghieng; z1 =z2 * cosnghieng+y2 * sinnghieng; z=z1+zr;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

if (MTN(3 )>z)&&(0.5<y3 )&&(y3 <=1.6)&&(x3>=-0.7)&&(x3 <0.7) x=x1+xr; y=y1+yr;

zt1=((x)A2+(y-H)A2+(z+L)A2)A(1/2);

nco s=rr1 * abs(((yo3 -yn3 )+(zo3-zn3)*2.2)/(6.24 * ((xo3 -xn3 )A2+(yo3-yn3)A2+(zo3-zn3)A2))A(1/2));

MTN=[x,y,z,zt1,ncos,1];

end;

%-----------------------------------------------------------------------------------------------------

y3=(8*yn3 - 8*yo3 + yn3*zo3 - yo3*zn3)/(5*yn3 - 5*yo3 - zn3 + zo3); z3=5*y3-8;

x3=(y3 -yn3 )* (xo3 -xn3 )/(yo3 -yn3 )+xn3 ; x2=x3*cosph-z3 * sinph; y2=y3;

z2=x3 * sinph+z3*cosph; x1=x2;

y 1 =-z2 * sinnghieng+y2 *cosnghieng; z1 =z2 * cosnghieng+y2 * sinnghieng; z=z1+zr;

if (MTN(3)>z)&&(1.6<y3)&&(y3<=2)&&(x3 >=-1.2)&&(x3< 1.2) x=x1+xr; y=y1+yr;

zt1=((x^2+(y-H^2+(z+L^2^(1/2);

ncos=rr1*abs(((yo3-yn3)*4-(zo3-zn3))/(17*((xo3-xn3^2+(yo3-yn3)A42+(zo3-zn3^2)^(1/2));