In this thesis, it is studied that the realization of the salvo attack using passive seeker equipped missiles. The hybrid target tracking algorithm and the Guidance Law Switching Logic are proposed for an impact time synchronized salvo attack mission. The former is for estimating the target range for ITCG (Impact Time Control Guidance) and the latter guarantees the target places in the missile seeker`s field of view during the homing phase.
Recently developed anti-ship missiles are preferred to the passive-type seeker for their stealthy characteristic to enemy’s warning systems. So the missile must estimate the target range for homing guidance with the bearing measurement only.
In impact time synchronized salvo attack case, the missile`s maneuvers are restricted so the range estimation problem cannot be solved directly for the lack of the target observability. Assuming the data link is available for the missiles, the proposed hybrid target tracking algorithm, using the other`s measurement, can estimate the target range without passive ranging. Various filters are considered and the combination of the Extended Kalman filter (EKF) and the Particle filter is proposed to estimate the target state in the salvo attack involved more than two missiles.
The Guidance Law Switching Logic and the available impact time boundary calculation method are proposed. The former maintains the target in the seeker`s field of view (FOV) during the homing phase and the latter estimates the maximum and minimum available impact time for fixed target considering the physical limitation of the missile. The Guidance Law Switching Logic is composed of two parts, one is the constant look angle guidance law and the other is calculation the guidance law returning point. So it can use any guidance law with the possibility for lock-on failure during engagement.
The availability of the proposed filter and the Guidance Law Switching Logics for the impact time synchronized salvo attack is shown using the simulation, which is composed of two missiles and one target and each missile transmits its measurement to the other in periodically. To identify the tracking performance of the filter the$Cram\acute{e}r-Rao Lower bound$(CRLB) is used. It is shown that the error bound of the proposed filter is approached the theoretical CRLB, by the Monte-Carlo simulations.
수동형 탐색기를 장착한 미사일을 이용한 동시공격의 구현방법을 연구했다. 여러 발의 미사일을 이용한 동시공격을 구현하기 위해 도달시간 예측을 위한 복합필터와 탐색기의 유효 탐색범위 안에서 호밍이 수행될 수 있도록 하기 위한 유도명령 전환법칙을 제안했다.
근래 개발되는 미사일들은 소형화 및 피탐지성을 저하 시키기 위해 수동형 탐색기를 장착하고 있다. 그러나 도달시간 예측을 위한 미사일과 표적간의 거리정보는 수동형 탐색기로는 직접 측정할 수 없다. 그러므로 거리정보 추정을 위한 별도의 기동이 요구되나 제한된 시간과 공간에서 수행되어야 하는 동시공격의 특성상 개별 미사일의 거리추정을 위한 별도의 기동은 불가능하다.
본 연구에서는 각도정보만을 이용한 표적추적 문제에서 기동의 제한으로 인한 표적관측성의 저하로 충분한 표적의 정보를 추정할 수 없는 경우, 각각의 미사일이 데이터링크로 연결되어 서로의 측정값을 주고받을 수 있다고 가정하고, 동시에 동일한 표적을 추적하는 다른 추적센서의 정보를 같이 이용하는 방법을 제안했다.
두 발 이상의 미사일이 사용되는 동시공격에 있어 각도정보만을 이용한 표적추적을 위해 확장칼만필터를 적용하고 둘 이상의 측정정보를 융합하기 위해서는 파티클필터를 적용한 구조를 제안했다.
유도명령 전환법칙은 표적 도달시간 제어유도기법 사용시 표적이 탐색기의 제한된 탐색범위를 벗어나는 현상을 방지하기 위해 제안되었다. 또한 미사일의 물리적인 제한조건을 고려한 구현 가능한 도달시간 계산을 위해 표적과 미사일간의 기하학적인 관계와 미사일의 기동제한조건 및 탐색기의 탐색제한조건을 이용하여 표적까지의 도달 가능한 최대 및 최소 시간과 경로를 계산하는 방법을 제시했다.
제안된 유도명령 전환법칙과 유효 표적도달시간 계산방법은 미사일의 기동제한과 탐색기의 시계 그리고 표적과의 거리정보만을 이용하므로 다양한 유도기법에 적용가능하고 제한조건들을 만족하는 범위 안에서 유도명령이 발생되도록 구성되어 있어 다양한 응용분야에 적용 할 수 있다.
두 발의 미사일이 도달시간제어유도기법을 이용해서 동일한 표적을 공격하는 조건을 구성하고, 각 미사일간에 주기적으로 서로의 정보를 공유할 수 있다고 가정한 후 간단한 시뮬레이션을 통해 제안된 복합필터와 유도명령 전환법칙을 이용한 도달시간동기화 동시공격이 가능함을 확인했다. 그리고 비선형필터의 추적성능을 확인하는 지표로 사용되는 크레머-라오 하한 $Cram\acute{e}r-Rao Lower bound$을 이용하여 제안한 필터의 추정 결과를 비교했다.
