The anti-ship missile is one of the main threats to the naval fleet. Ships have limited weapons that can be mounted according to the mission due to space constraints. Only a few ships have a long-range air defense weapon to protect the naval fleet from threats. Air defense weapons mounted on ships work together to defeat threats to the naval fleet step by step from a long distance to a short distance. Anti-ship missiles approach the naval fleet simultaneously to neutralize the air defense system. In order to defend the naval fleet against these threats, it is necessary to operate heterogeneous weapons distributed on several ships efficiently. This thesis proposes rapid engagement as an efficient operation method for heterogeneous weapons under multi-layered air defense and formulating the Weapon Target Assignment (WTA) problem. The problem is defined as Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP) and simplified to Mixed Integer Linear Programming (MILP) through Piecewise Linear (PWL) approximation and McCormick relaxation. We confirm that rapid engagement is carried out by applying this problem to various engagement scenarios. Moreover, we design a greedy algorithm to solve the WTA problem for rapid engagement and validate them through simulations. It is confirmed through the re-engagement simulation that time for subsequent engagement, such as firing the naval gun and re-engagement, can be secured through rapid air defense.
대함유도탄은 함대를 위협하는 주요 위협 중 하나이다. 함정은 공간의 제약으로 임무에 따라 탑재되는 무기가 제한적이기 때문에 일부 함정만이 함대를 방어하기 위해 장거리 대공 무기를 보유하고 있으며, 함정에 탑재된 이기종의 무기들은 서로 협력 하에 원거리부터 근거리까지 대공 방어 체계를 구축하고 있다. 대함유도탄음 함대의 대공 방어 체계를 무력화시키기 위해 동시다발적으로 함대를 접근한다. 이러한 위협으로부터 함대를 효과적으로 방어하기 위해서는 여러 함정에 분산된 이기종 무기를 효율적으로 운용하여야 한다. 따라서, 본 논문에서는 다층 대공 방어 개념 하에 이기종 무기의 효율적인 운용 방안으로 신속한 교전을 제안하며, 이를 위한 무기-표적 할당 문제를 정식화한다. 본 논문에서 정식화된 무기-표적 할당 문제는 혼합 정수 비선형 계획법으로 부분선형 근사화와 완화 기법을 적용하여 혼합 정수 선형 계획법으로 단순화하였다. 그리고 여러 가지의 교전 시나리오에 이 문제를 적용하여 신속한 함대의 대공 방어가 수행됨을 확인하였다. 또한 본 논문에서는 신속 교전을 위한 무기-표적 할당 문제를 해결하기 위한 탐욕적 알고리즘은 설계하였고, 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 마지막으로, 신속한 대공 방어를 통해서 함포 대응 시간, 재교전 등의 후속 교전을 위한 시간이 확보될 수 있음을 재교전 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
