In this thesis, a three-dimensional optimal evasive maneuver strategy for air-to-surface or surface-to-surface homing attack missile to enhance the survivability of the missile against proportionally navigated anti-air defense missile is investigated. Interception errors of the defense missile can be generated by an evasive maneuver of the homing attack missile during the flight time for which the defense missile intercepts the attack missile. We propose the adjoint homing loop and convolution integral to get the interception errors of the defense missile. Performance index is defined to maximize these interception errors. The direct input parameter optimization technique based on SQP and a co-evolution method based on the augmented Lagrangian formulation are adopted to get the attack missile's optimal evasive maneuver patterns.
The optimal evasive trajectories of the homing missile are kinds of deformed barrel-roll shape. And the survivability of the homing missile is weakened as the time constant of the defense missile is decreased, the time constant of the homing missile is increased and the navigation constant of the defense missile is increased.
대공 방어 체계의 발전에 따라 공격용 미사일의 생존성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되어오고 있다. 공격용 미사일은 표적으로 호밍(Homing)함과 동시에 대공 방어 체계에 의한 피격 위협으로부터 생존성을 증대시키기 위한 기동이 요구된다. 이를 위해 본 논문에서는 비례 항법 유도 알고리듬을 탑재한 대공 방어 미사일에 대한 공격용 미사일의 3차원에서의 최적 회피 기동 전략을 연구하였다. 방어 미사일의 요격 오차는 방어 미사일이 공격용 미사일을 요격하는데 걸리는 비행 시간 동안의 공격용 미사일의 회피 기동에 의해 발생한다. 요격 오차를 산출하기 위해서 Adjoint 호밍 루프와 콘볼루션(Convolution) 적분을 이용하였다. 이러한 요격 오차를 최대화 하는 최적 제어 문제를 푸는데 SQP에 기반한 직접 제어 입력 매개변수 최적화 기법과 라그랑지안(Lagrangian) 함수를 사용한 공진화 기법을 사용하였다.
공격용 미사일의 최적 회피 궤적은 변형된 배럴-롤 형태였으며, 공격용 미사일은 방어 미사일의 시정수가 감소할수록, 공격용 미사일의 시정수가 증가할수록, 방어 미사일의 항법상수가 증가할수록 생존성에 위협을 받는다는 결과를 얻었다.
