This thesis has dealt with the effectiveness of evasive maneuvers and the optimal interception laws against the maneuvers. The weave maneuver, the vertical-s maneuver and the random telegraph maneuver which have periodicity in command acceleration have been considered as the evasive strategy. As a key parameter for performance analysis of the evasive maneuvers, miss distance is mainly investigated from both deterministic and stochastic point of view. This analysis has been performed under various maneuver frequency, time-lag in missile and interceptor dynamics, and navigation constants. To analyze randomness of the maneuvers such as random initiation time and a random number of sign change in acceleration, the shaping filter and the adjoint method have been used.
Advanced guidance algorithms using the optimal control theory have been developed because the conventional proportional navigation guidance(PNG) is not sufficient to cope with highly maneuvering missiles adopting the various evasive maneuvers. The term `optimal` can be interpreted as the minimum energy consumption for interception and the smallest final miss distance. Using the concept, it is possible to construct the optimal guidance law against the weave maneuver and the vertical-s maneuver introduced as representative evasive strategy. The derivation and the investigation of the advanced guidance laws against the maneuvers have been dealt with in this thesis.
지상 및 공중표적을 공격하는 미사일은 항상 요격미사일로부터의 위협을 고려해야한다. 미사일의 의도적인 회피기동은 요격미사일로부터의 피격위협을 감소시키면서 생존성을 향상시킬 수 있다. 가장 대표적으로 고려되는 회피방법으로는 직선 비행이 아닌 지그재그 비행 혹은 나선궤적으로 비행하는 방법이 있다. 이러한 회피기동은 이를 잡으려는 요격미사일 관점에서는 회피미사일의 기동 시작시점, 기동 초기 가속도, 가속도 변화에 있어 무작위성(randomness)이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 기동을 sin 함수 혹은 sin 함수의 적절한 조합으로 모델링하여 비례항법(PNG) 및 시선지령유도항법(CLOS)을 채용한 요격 미사일과의 교전에서 발생하는 최종 빗맞춤 거리를 분석함으로써 회피기동의 효율성을 분석하였다. 미사일의 생존성에 영향을 주는 중요한 요인은 회피기동을 위한 측 가속도의 변화 주파수와 요격미사일의 유도시정수로 본 논문에서는 선형 시변 시스템을 해석하기위한 adjoint 기법 및 shaping 필터등을 통한 수치 시뮬레이션과 해석적 방법을 통하여 선형화된 교전 모델 하에서 생존성을 증대시킬 수 있는 기동 주파수를 연구하였다.
한편 방어관점에서는 기존의 비례항법유도방식으로는 이러한 고기동의 회피능력을 갖는 타겟을 요격하는 것이 매우 어려운 일이므로 최적제어이론에 기반한 최적요격알고리듬을 생각해 볼 수 있는데 통상적으로 요격에 사용되는 가속도를 최소화 시키면서 최종빗맞춤거리(유도오차)를 가장 작게 만드는 성능지수가 고려된다. 본 논문에서는 이러한 성능지수를 이용하여 weaving 회피 기동 및 측 가속도를 일정 주기를 갖는 사각파 형태로 변화시키는 vertical-s (or split-s) 기동에 대한 최적요격유도법칙을 고안하고 이의 성능을 비례항법유도와 비교하였다.
본 논문의 결과들은 선형화가 가능한 2차원 교전기하 상에서의 해석결과들로 선형화된 접근이 불가능한 3차원 교전 하에서 이러한 유도오차 및 기동주파수에 관한 제반논의 및 해석결과들이 어느 정도 타당성을 갖는지에 대해서는 또 다른 검토가 필요하며 유도된 최적요격유도법칙의 경우에서는 가속도의 변화주파수가 고정된 값이 아닌 변화하는 값을 갖는 경우 이를 추정하는 문제도 향후 연구되어져야 할 내용이다
