Simultaneous attack of multiple missiles against defensive systems with limited capacity and evasive maneuvers to avoid interception by anti-air missiles have been employed for enhancing survivability of ASMs(Anti-Ship Missiles); the former requires resources like certain amount of missiles, the latter does far more control efforts of each missile. In this dissertation, a series of homing guidance laws for the enhancement of survivability of ASMs against anti-air threats is proposed.
Though impact-time control being essential to salvo attack, an addition of impact-angle control raises the efficiency of salvo attack much more. A new homing guidance law to control both an impact-time and impact-angle is firstly proposed. The law can be obtained from adding a path constraint associated with impact-time to normal control system with an impact angle constraint.
Unlikely to well known conventional evasive maneuvers of aircraft, homing missiles have to guarantee homing performance as well as evading performance. The development of a homing guidance law with evasive maneuvers is very important in the field. First, a new guidance law with sinusoidal maneuver is addressed. For this law, a control loop is constructed in a feedback form while conventional methods impose an ad hoc sinusoidal command on control loop as a feedforward term. The proposed law can deliver ASMs to a target, with a specified impact angle, continuing evasive maneuver. Second, a homing guidance law with weaving maneuver is also proposed. Conceptually, the law generates an oscillatory trajectory by introducing high order integrators to state variables for trajectory. The generalized closed-form solution to an arbitrary number of virtual states is presented. These two laws implementing evasive maneuver in two dimensional space have so simple structure that they can be easily extended to three dimensional space. The homing performance and survivability enhancement are examined from numerical engagement simulations in three dimensional space.
유도탄의 생존성을 향상시키기 위한 방법으로 제한된 자원을 가진 방어체계에 대해 다수의 유도탄이 동시 공격을 하거나 방어무기로부터 요격을 피하기 위해 유도탄 자체적으로 회피 기동을 수행하는 방법이 있다. 전자의 경우 다수의 유도탄을 사용함으로써 시스템의 자원이 많이 소요되는 반면 후자는 유도탄 각각의 에너지가 많이 소요된다. 본 논문에서는 생존성 향상을 위해 이 두 가지 모두에 대한 일련의 연구를 수행한다.
동시 공격을 위해서는 비행시간 제어가 필수적이며, 목표물로 접근시 비행 경로각까지 제어할 수 있으면 효율은 극대화 될 것이다. 이와 관련하여 본 연구에서는 비행시간과 충돌각을 동시에 만족할 수 있는 유도법칙을 제안한다. 이는 아직까지 학계나 현장에서 다뤄지지 않은 새로운 연구 분야이다. 충돌각을 구속조건으로 하는 제어구조에 비행시간 제어를 위해 궤적 구속식을 부가하여 새로운 유도법칙을 얻는다.
생존성 향상을 위한 호밍 유도탄의 회피 기동은 기존의 항공기 회피 기동과는 달리 회피 기동과 더불어 목표물로의 호밍 보장이 요구된다. 유도탄 자체의 회피 기동을 위해서 가속도 변조 방식의 새로운 호밍 유도법칙을 제안한다. 정현파 명령을 ad hoc하게 포워드 항으로 인가하던 기존 방법과는 달리 궤환 형태로 제어루프를 구성한다. 따라서 목표물에 도달할 때까지 지속적으로 기동을 수행하면서도 충돌각 구속조건까지 만족하는 안정된 제어루프를 구성할 수 있다. 회피 기동을 위한 또 다른 형태로서 궤적 변조 방식의 유도법칙도 제안한다. 궤적의 상태변수에 고차의 적분제어기를 도입함으로써 진동 궤적을 얻는다. 닫힌 해 형태의 유도법칙을 얻음으로써 궤적에 대한 여러 가지 제한조건을 반영할 수 있게 된다. 제안한 두 가지 회피기동 유도법칙은 구조가 간단하여 비교적 쉽게 3차원으로 확장 적용 가능하다. 3차원에서 방어 유도탄과의 교전을 통해 호밍 성능뿐만 아니라 생존성 향상 정도를 평가한다.
