KR20130087307A - Trajectory correction method for artillery projectiles - Google Patents

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KR20130087307A
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    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00UAVs characterised by their flight controls

Abstract

PURPOSE: A method for correcting a trajectory of a shell is provided to save kinetic energy due to maintaining an arc shape of flight path by generating a small inducement command even when there is a hitting error. CONSTITUTION: A method for correcting a trajectory of a shell includes the following steps: measuring flight data of a launched shell (S110); calculating a path correction angle which is defined as an interval angle between a present speed produced as measured flight data and a speed of the shell heading for a target (S200); calculating an induced acceleration command in order to control a canard wing with the calculated correction angle (S300); and operating the canard wing by delivering the calculated induced acceleration command to a control unit (S400). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S110) Measure flight data; (S120) Is it a target of a launched shell?; (S200) Calculate a path correction angle; (S300) Calculate an induced acceleration command; (S400) Control a canard

Description

포탄의 탄도 수정 방법{Trajectory Correction Method for Artillery Projectiles}Trajectory Correction Method for Artillery Projectiles

본 발명은 포탄의 탄도 수정 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 포탄의 탄도를 수정하는 탄도 수정 장치의 카나드를 유도 가속도 명령으로 제어하여 탄도의 명중률을 향상시킬 수 있는 포탄의 탄도 수정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for correcting a ballistic trajectory, and more particularly, to a method for correcting a trajectory of a shell which can improve the hit rate of the trajectory by controlling a canad of a trajectory correcting apparatus for modifying the trajectory of the shell with a guided acceleration command. .

일반적으로, 지상에서 포, 로켓, 회전이 있는 포신 등에 의해 발사되는 포탄들은 탄체내부에 고폭화약이 충전되며, 그 하부에는 장갑(장갑차나 탱크 등)을 관통하기 위한 관통자가 장착되어, 인마 살상 또는 장갑관통 등과 같은 이중목적으로 사용된다.In general, shells fired from the ground by artillery, rockets, rotating barrels, etc., are filled with high explosives inside the body, and the lower part is equipped with a penetrator for penetrating armor (eg armored vehicles or tanks), and kills horses. Used for dual purposes such as armor penetrating.

그리고, 포탄에는 고폭화약을 기폭시키기 위한 수단으로 포탄의 노즈 부분이나 탄저 등에 신관이 장착되는데, 이러한 신관으로는 목표물이나 지면 등과의 충돌시 발생하는 충격력에 의해 폭발되는 기계식 신관이 채택되어 사용되고 있다.In addition, the shell is equipped with a fuse to the nose portion of the shell as a means for detonating the high explosives, such as the fuse is used by a mechanical fuse that is exploded by the impact force generated when the target or the ground collides with.

한편, 견인포 및 자주포에서는 회전 안정형 포탄을 사용하여 발사하고 있다.On the other hand, traction guns and self-propelled artillery fire using a rotationally stable shell.

회전 안정형 포탄은 여러 요인에 의해 지면에 탄착할 때 사거리의 0.6~1%에 해당하는 원형공산오차(CEP)를 갖는다. 이러한 탄착오차를 줄이기 위해 많은 장치 및 방법들이 제시되고 있다.Rotating stabilized shells have a CEP of 0.6-1% of their range when they hit the ground due to various factors. Many devices and methods have been proposed to reduce these impact errors.

상기 회전 안정형 포탄에는 기존의 신관을 대체하여 포탄의 노즈 부분에 카나드를 갖는 탄도 수정 장치가 장착되고 있다.The rotationally stable shell is equipped with a ballistic correction device having a canad in the nose portion of the shell to replace the existing fuse.

상기 탄도 수정 장치는 포탄의 노즈 부분에 장착된 2축의 카나드 날개의 조종에 의해 포탄의 탄도를 조종하여 포탄의 탄도를 수정하여 사거리 방향 및 편의 방향의 2차원 공간 상에서 표적에 대한 탄착점을 조절하여 탄착 오차를 개선한다.The ballistic correction device controls the trajectory of the shell by controlling the trajectory of the shell by the control of the two axis canard wings mounted on the nose portion of the shell to adjust the impact point to the target in the two-dimensional space of the cross direction and the bias direction Improve the error

일반적으로 미사일 등에는 비례 항법 유도 기법을 통해 사용하여 탄착 오차를 개선하고, 명중률을 향상시키고 있으나, 비례 항법 유도 기법은 비행 중 발생하는 시선각의 변화 때문에 탄착 오차가 없는 경우에도 가속도 명령을 생성하며, 가속도 명령에 의해 만들어지는 비행경로 또한 포탄에 적용이 불가능하다.In general, missiles are used through the proportional navigation guidance method to improve impact error and accuracy.However, the proportional navigation guidance method generates an acceleration command even when there is no impact error due to the change in the angle of view that occurs during flight. However, the flight path created by the acceleration command is also not applicable to shells.

또한, 비례항법 유도기법은 포물선 형태의 비행 궤적을 갖는 포탄에 적용할 경우 원하지 않는 유도가속도 명령을 생성하기 때문에 적용이 불가능한 것이다. In addition, the proportional navigation guidance technique is not applicable because it generates an unwanted induced acceleration command when applied to a shell having a parabolic flight trajectory.

예를 들어 포탄이 정확히 표적을 향하고 있는 경우에도 비례항법 유도기법은 유도명령을 발생하는 문제점을 갖는 것이다.For example, even if the shell is aimed exactly at the target, the proportional navigation guidance method has a problem of generating a guidance command.

본 발명은 포물선 형태의 비행 궤적을 가지고 목표물을 향하는 포탄의 탄착 오차를 최소화하여 원하는 목표물에 정확하게 포탄을 명중시킬 수 있도록 하는 포탄의 탄도 수정 방법을 제공하는 데 있다.The present invention provides a method of correcting a ballistic trajectory that has a parabolic flight trajectory so as to minimize hitting error of a shell facing a target so that the target hits the target accurately.

이러한 본 발명의 과제는 포탄에 장착된 카나드 날개를 제어기로 조절하여 탄도를 수정하는 방법이며, The object of the present invention is a method of modifying the trajectory by adjusting the canard wings mounted on the shell with a controller,

발사된 포탄의 비행 데이터를 계측하는 비행 데이터 계측 단계;A flight data measurement step of measuring flight data of the fired shell;

계측된 비행 데이터로 도출된 현재 속도와 표적을 향하는 속도의 사이각으로 정의된 경로 수정각을 계산하는 경로 수정각 계산 단계;A path correction angle calculation step of calculating a path correction angle defined by an angle between a current speed derived from the measured flight data and a speed toward the target;

계산된 경로 수정각으로 카나드 날개를 제어하기 위한 유도 가속도 명령을 계산하는 가속도 명령 계산 단계; 및 An acceleration command calculation step of calculating an induced acceleration command for controlling the canard wing with the calculated path correction angle; And

계산된 유도 가속도 명령을 제어기로 전달하여 카나드 날개를 조종하는 날개 조종 단계를 포함한 포탄의 탄도 수정 방법을 제공함으로써 해결된다.It is solved by providing a method of modifying the trajectory of the shell, including a wing control step of manipulating the canard wing by passing the calculated guided acceleration command to the controller.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 시선각 변화 대신 현재 속도와 표적을 향하는 속도의 사이각으로 정의된 경로 수정각을 사용하여 가속도 명령을 계산함으로써, 포물선 형태의 비행 궤적을 가지는 포탄의 탄착 오차를 최소화하고 포탄의 명중률을 향상시키는 효과가 있다.The ballistic correction method of the shell according to the present invention calculates the acceleration command using the path correction angle defined as the angle between the current speed and the speed toward the target, instead of the change in the viewing angle, so that the impact error of the shell having the parabolic flight trajectory is obtained. Minimizes and improves the accuracy of shells.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 탄착 오차가 없을 경우에는 비행경로를 수정하기 위한 유도 가속도 명령을 생성하지 않으며, 탄착오차가 있는 경우에도 작은 유도명령만 생성하여 포탄의 포물선 형태의 비행경로를 유지하기 때문에 운동에너지를 절약하는 측면에서 유리한 효과가 있다. The ballistic correction method of the shell according to the present invention does not generate a guided acceleration command for correcting a flight path when there is no impact error, and generates a small parabolic flight path of a shell by generating only a small guide command even when there is an impact error. It is advantageous in terms of saving kinetic energy.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 단순 사칙연산에 의한 계산만이 필요하므로 계산시간이 절약되며, 많은 계산을 담당할 고성능의 컴퓨터가 필요하지 않기 때문에 비용을 절감하는 효과가 있다.The ballistic correction method of the shell according to the present invention saves computation time because only the calculation by simple arithmetic operation is required, and there is an effect of reducing the cost because it does not need a high-performance computer to handle many calculations.

도 1은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 도시한 순서도
도 2는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법에서 경로 수정각을 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 경로 수정각 계산 단계의 블록도
도 4는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법에서 가중 행렬과 바이어스를 계산하는 방법을 설명한 순서도
도 5는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법의 비교 예로, 비례 항법 유도 기법에 의해 수정된 탄도를 도시한 그래프
도 6은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법의 비교 예로, 비례 항법 유도 기법에 의해 수정된 유도 가속도 명령을 도시한 그래프
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법에서 가중 행렬과 바이어스를 통해 포탄의 비행 중에 예측한 탄착점 결과와 실제 탄착점의 오차를 나타낸 그래프
도 9는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 통해 수정된 포탄의 비행 경로를 도시한 그래프
도 10은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 비례 유도 항법과 비교한 그래프
도 11은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 통해 수정되는 탄착점의 변화를 도시한 그래프
1 is a flow chart illustrating a method for correcting ballistics of a shell according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram for explaining the path correction angle in the ballistic correction method of the shell according to the present invention
3 is a block diagram of a path correction angle calculation step according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for calculating a weighting matrix and a bias in a method for correcting ballistics according to the present invention.
5 is a comparative example of a method for correcting a trajectory of shells according to the present invention.
6 is a comparative example of a method for correcting a trajectory of shells according to the present invention.
7 to 8 are graphs showing the impact of the impact point and the actual impact point predicted during the flight of the shell through the weighting matrix and the bias in the method of ballistic correction of the shell according to the present invention
9 is a graph showing the flight path of the shell modified by the method of ballistic correction of the shell according to the present invention.
10 is a graph comparing the ballistic correction method of the shell according to the present invention with proportional guidance navigation;
11 is a graph showing the change of the impact point is modified through the ballistic correction method of the shell according to the present invention

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 카나드를 제어하여 탄도를 수정하는 탄도 수정 장치가 장착된 포탄에서, 포탄의 노즈 부분에 장착된 카나드 날개를 제어기로 조절하여 탄도를 수정하는 방법이다. The ballistic correction method of the shell according to the present invention is a method of modifying a ballistic by adjusting a canard blade mounted on a nose portion of the shell with a controller in a shell equipped with a ballistic correction device that modifies the ballistic by controlling the canad.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 발사된 포탄의 비행 데이터를 계측하는 비행 데이터 계측 단계(S100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of correcting ballistics of a shell according to the present invention includes a flight data measuring step (S100) of measuring flight data of a fired shell.

상기 비행 데이터 계측 단계(S100)는 포탄의 발사 지점을 기준점으로 한 X축, Y축의 위치 좌표 및 해당 위치 좌표에서의 포탄의 속도 및 방향 즉, 속도 벡터를 포함한다.The flight data measurement step (S100) includes a position coordinate of the X-axis and a Y-axis based on the firing point of the shell and a velocity vector and a velocity vector of the shell at the position coordinate.

또한, 상기 비행 데이터 계측 단계(S100)는 포탄 내의 센서로 포탄의 발사 지점을 기준점으로 한 X축, Y축의 위치 좌표 및 해당 위치 좌표에서의 포탄의 속도 및 방향을 감지하는 위치 및 속도 감지 과정(S110);In addition, the flight data measuring step (S100) is a sensor in the shell and the position and speed detection process for detecting the position and coordinates of the X-axis, Y-axis with respect to the launch point of the shell as a reference point and the shell in the corresponding position coordinates ( S110);

상기에서 감지된 위치가 목표 탄착점인지를 판단하여 목표 탄착점이면 탄도 수정을 종료하고, 목표 탄착점이 아니면 탄도 수정을 반복하는 탄착점 판단 과정(S120)을 포함한다.The method determines whether the detected position is the target impact point, and if the target impact point ends the ballistic correction, and if the target impact point includes the impact point determination process (S120).

즉, 상기 비행 데이터 계측 단계(S100)는 발사된 포탄이 목표 탄착점에 도달할 때까지 포탄의 위치 좌표 및 위치 좌표에 따른 포탄의 속도 및 방향을 계측하는 과정을 반복한다.That is, the flight data measurement step (S100) repeats the process of measuring the velocity and direction of the shell according to the position coordinates and position coordinates of the shell until the fired shell reaches the target impact point.

상기 비행 데이터 계측 단계(S100) 후에는 계측된 비행 데이터로 경로 수정각을 계산하는 경로 수정각 계산 단계(S200)가 이루어진다. 상기 경로 수정각은 현재 포탄의 속도와 표적을 향하는 속도의 사이 각으로 정의된다. 상기 경로 수정각은 포탄의 현재 위치에서의 속도 벡터로 예측되는 예측 탄착점과, 목표 탄착점이 다른 경우 상기 속도 벡터를 목표 탄착점에 도달하기 위한 수정 속도 벡터로 수정하기 위한 가속도 명령을 계산하는 데 이용된다.After the flight data measurement step S100, a path correction angle calculation step S200 of calculating a path correction angle using measured flight data is performed. The path correction angle is defined as the angle between the speed of the current shell and the speed towards the target. The path correction angle is used to calculate the predicted impact point predicted by the velocity vector at the current position of the shell and, if the target impact point is different, an acceleration command for correcting the velocity vector to a modified velocity vector to reach the target impact point. .

상기 가속도 명령은 가속도 명령 계산 단계(S300)에서 계산된다.The acceleration command is calculated in the acceleration command calculation step S300.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 상기 가속도 명령을 제어기로 전달하여 카나드 날개의 작동을 제어하는 날개 조종 단계(S400)를 포함한다.The ballistic correction method of the shell according to the present invention includes a wing control step (S400) for controlling the operation of the canard wing by transmitting the acceleration command to the controller.

상기 날개 조종 단계(S400)는 카나드 날개의 위치를 조종하여 상기 포탄의 현재 위치에서의 속도 벡터를 목표 탄착점에 도달하기 위한 수정 속도 벡터로 수정하는 것이다.The wing control step (S400) is to manipulate the position of the canard wings to modify the velocity vector at the current position of the shell to a modified velocity vector to reach the target impact point.

도 2를 참고하여, 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 더 상세하게 설명하면 하기와 같다. 도면 2에서와 같이 포탄(10)이 비행 중에 어느 한 지점에서

Figure pat00001
의 속도 벡터를 갖는다면 목표 탄착점(30)의 위치로부터 Δx만큼의 오차를 갖는 예측 탄착점(20)에 도달하게 된다. Referring to Figure 2, it will be described in more detail the ballistic correction method of the shell according to the present invention. As shown in FIG. 2, the shell 10 is positioned at any point during the flight.
Figure pat00001
If the velocity vector of V 1 is reached, the predicted impact point 20 having an error of Δx is reached from the position of the target impact point 30.

상기 경로 수정각(ΔA)은 X축 방향의 제 1 경로 수정각(Δγ)과, Y축 방향의 제 2 경로 수정각(ψ)이 있다. 상기 제 1 경로 수정각(Δγ)은 사거리 방향의 탄착 오차(Δx)를수정하고, 제 2 경로 수정각(ψ)는 편의 방향의 탄착 오차(Δy)를 수정한다.The path correction angle ΔA includes a first path correction angle Δγ in the X-axis direction and a second path correction angle ψ in the Y-axis direction. The first path correction angle Δγ corrects the impact error Δx in the cross direction, and the second path correction angle ψ corrects the impact error Δy in the biasing direction.

목표 탄착점(30)에 포탄(10)을 도달시키기 위해서는

Figure pat00002
의 속도 벡터가 요구된다. 상기
Figure pat00003
의 속도 벡터와 상기
Figure pat00004
의 속도 벡터의 사이 각도가 경로 수정각(Δγ)이며, 상기
Figure pat00005
의 속도 벡터를 상기
Figure pat00006
의 속도 벡터로 수정하기 위해서는 제 1 경로 수정각(Δγ)만큼의 각도를 변화시킬 수 있는 가속도 명령(az)이 필요한 것이다. 상기
Figure pat00007
의 속도 벡터에서 상기
Figure pat00008
의 속도 벡터로 한번에 변화시킬 수 없기 때문에 기설정된 시간(Δt) 동안 점진적으로 변화시키므로, 상기 가속도 명령(az)은 하기 수학식 1에 의해 계산된다.To reach the shell 10 at the target impact point 30
Figure pat00002
The velocity vector is required. remind
Figure pat00003
And the velocity vector of
Figure pat00004
The angle between the velocity vectors of is the path correction angle Δγ,
Figure pat00005
Remind the speed vector of
Figure pat00006
In order to correct the velocity vector, the acceleration command a z capable of changing the angle by the first path correction angle Δγ is required. remind
Figure pat00007
From the velocity vector of
Figure pat00008
The acceleration command a z is calculated by Equation 1 below because it cannot be changed at a time by the velocity vector of.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00009
Figure pat00009

N : 유도상수(설계자 지정)N: Induction Constant (Designer Designated)

ΔA : 경로 수정각(X축 방향 제 1 경로 수정각(Δγ) 또는 Y축 방향 제 2 경로 수정각(ψ)ΔA: path correction angle (first path correction angle (Δγ) in the X axis direction or second path correction angle (ψ) in the Y axis direction)

Δt : 기설정된 벡터 변화 시간Δt: preset vector change time

Figure pat00010
: 계측된 포탄의 현재 속도 벡터
Figure pat00010
: Current velocity vector of the measured shell

상기 경로 수정각 계산 단계(S200)는 탄도 수정 장치의 내부에 탑재된 메모리에 저장된 가중 행렬과 바이어스를 이용하여 포탄(10)의 탄착이 예상되는 위치 좌표를 계산하는 예측 탄착점 계산 과정(S210);The path correction angle calculation step (S200) includes a predicted impact point calculation process (S210) of calculating position coordinates at which impact of the shell 10 is expected using a weighting matrix and a bias stored in a memory mounted in the ballistic correction device;

상기 예측 탄착점(20)과 목표 탄착점(30)과의 탄착 오차를 계산하는 탄착 오차 계산 과정(S220);An impact error calculation process of calculating an impact error between the predicted impact point 20 and the target impact point 30 (S220);

현재 포탄(10)의 위치에서 경로 수정각의 미소 변화량과, 가중 행렬을 이용하여 탄착 점의 미소 변화량을 구하고, 경로 수정각의 미소 변화량과 탄착점의 미소 변화량을 이용하여 민감도 행렬을 구하는 민감도 행렬 계산 과정(S230);Sensitivity matrix calculation that calculates the sensitivity change of the impact point using the small change amount of the path correction angle and the weighting matrix at the position of the current shell 10, and obtains the sensitivity matrix using the small change amount of the path correction angle and the small change amount of the impact point. The process (S230);

상기 민감도 행렬을 이용하여 경로 수정각을 계산하는 경로 수정각 계산 과정(S240)을 포함한다. 상기 민감도 행렬 계산 과정은 경로 수정각의 미소 변화량(εγ, εψ)과 탄착점의 미소 변화량(εx, εy)을 이용하여 민감도 행렬을 계산하는 것이며, 하기 수학식 2를 이용하여 계산된다.Comprising a path correction angle calculation step (S240) for calculating the path correction angle by using the sensitivity matrix. The sensitivity matrix calculation process is to calculate the sensitivity matrix using the small change amount (εγ, εψ) of the path correction angle and the small change amount (εx, εy) of the impact point, and is calculated using Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00011
Figure pat00011

εγ, εψ : 경로 수정각의 미소 변화량 εγ, εψ: minute change in path correction angle

εx, εy : 탄착점의 미소 변화량εx, εy: minute change of impact point

Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
: 민감도
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
Sensitivity

상기 수학식 2의 민감도 행렬의 각 성분을 민감도라고 부르며, 제 1 경로 수정각의 미소 변화량(εγ)에 대한 탄착점 예측을 통해 얻은 탄착점의 미소 변화량(εx)로 계산된다. 만약, 포탄의 탄착 오차(Δx)가 작다면 이에 비례하여 선형적으로 제 1 경로 수정각이 변경된다고 할 수 있으므로, 제 1 경로 수정각은 민감도와 포탄의 탄착 오차를 이용하여 하기 수학식 3으로 계산된다.Each component of the sensitivity matrix of Equation 2 is called sensitivity, and is calculated as an amount of change of the impact point εx obtained through the prediction of the impact point with respect to the amount of change εγ of the first path correction angle. If the impact error Δx of the shell is small, it can be said that the first path correction angle is linearly changed in proportion to this, and the first path correction angle is expressed by Equation 3 using the sensitivity and the impact error of the shell. Is calculated.

[수학식3]&Quot; (3) "

Figure pat00016
Figure pat00016

Figure pat00017
: 민감도
Figure pat00017
Sensitivity

Δγ : 제 1 경로 수정각Δγ: first path correction angle

Δx : 사거리 방향의 탄착 오차
Δx: Impact error in the range

그리고, 상기 제 1 경로 수정각(Δγ)은 사거리 방향의 탄착 오차(Δx)를 수정하고, 제 2 경로 수정각(ψ)은 편의 방향의 탄착 오차(Δy)를 수정하므로, 상기 수학식 3을 2차원으로 확장하면, 하기 수학식 4로 표현된다.In addition, since the first path correction angle Δγ corrects the impact error Δx in the cross direction, and the second path correction angle ψ modifies the impact error Δy in the bias direction, Equation 3 When expanded in two dimensions, it is represented by the following formula (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00018
Figure pat00018

Δγ : 제 1 경로 수정각Δγ: first path correction angle

Δψ : 제 2 경로 수정각Δψ: second path correction angle

Δx : 사거리 방향의 탄착 오차Δx: Impact error in the range

Δy : 편의 방향의 탄착 오차Δy: impact error in the bias direction

Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
: 민감도
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
Sensitivity

상기 수학식 4로 계산된 경로 수정각은 상기 수학식1에 각각 대입된다.The path correction angle calculated by Equation 4 is substituted into Equation 1, respectively.

즉, 상기 유도 가속도 명령 계산 단계는 상기 수학식1에 상기 수학식 4로 계산된 경로 수정각 및 포탄의 현재 속도를 대입하여 계산한다.In other words, the induced acceleration command calculation step is calculated by substituting the path correction angle and the current velocity of the shell calculated by Equation 4 into Equation 1.

상기 유도 가속도 명령은 제어기로 전달되며, 상기 제어기는 전달받은 상기 유도 가속도 명령으로 카나드 날개를 조종하여 포탄의 비행 경로를 수정하는 것이다.The induced acceleration command is transmitted to the controller, and the controller modifies the shell flight path by manipulating the canard wing with the received induced acceleration command.

한편, 상기 경로 수정각을 계산하는 실시 예를 하기에서 상세히 설명한다.On the other hand, an embodiment for calculating the path correction angle will be described in detail below.

포탄에 장착된 탄도 수정 장치의 메모리에 저장된 가중행렬 및 바이어스는 총 4개의 레이어로 이루어져 있다. The weighting matrix and bias stored in the memory of the ballistic correction device mounted on the shell consist of four layers.

더 상세하게 설명하면, 사거리 방향의 탄착 오차 계산을 위한 4개의 가중행렬 및 바이어스 세트와 편이 방향의 탄착오차 계산을 위한 4개의 가중행렬 및 바이어스 세트가 메모리에 저장되어 있는 것이다.In more detail, four weight matrices and bias sets for calculating impact errors in the cross direction and four weight matrices and bias sets for calculating impact errors in the deviation directions are stored in the memory.

5개의 비행상태(고도, 탄체의 회전속도, 3축의 속도)가 입력으로 사용되어 아래 수학식 5의 총 4개의 레이어에서 행렬 계산을 통해 사거리 방향의 현재 위치에서 남은 거리가 계산되어 출력으로 나오며, 최종적으로 현재 위치를 더해주면 예상되는 포탄의 탄착 지점을 계산할 수 있다.
Five flight states (altitude, rotational speed of the carcass, speed of three axes) are used as inputs, and the remaining distance from the current position in the direction of the firing range is calculated and outputted through the matrix calculation in all four layers of Equation 5 below. Finally, add the current position to calculate the expected impact point for the shell.

[수학식 5] &Quot; (5) "

Figure pat00023

Figure pat00023

발사지점 및 표적의 3차원 좌표는 다음과 같다. The three-dimensional coordinates of the launch point and the target are as follows.

(1) 발사지점의 좌표 : (0, 0, 0)m(1) Coordinate of launch point: (0, 0, 0) m

(2) 표적의 좌표 : (25712.31, 719.14, 0)m
(2) Coordinates of the target: (25712.31, 719.14, 0) m

탄도수정 시작점에서의 포탄의 비행상태 정보는 다음과 같다.The flight status information of the shell at the start of ballistic modification is as follows.

(1) 위치 : (15272.69, 125.84, 7850)m(1) Location: (15272.69, 125.84, 7850) m

(2) 회전속도 : 1412.03 rad/sec(2) Speed: 1412.03 rad / sec

(3) 3축의 속도 : (302.99, 8.21, 11.49)m/s
(3) Speed of 3 axes: (302.99, 8.21, 11.49) m / s

사거리 방향의 탄착오차 계산은 아래와 같이 5개의 입력을 사용한다.The calculation of impact error in the direction of the range uses five inputs:

(1) 입력(5개) : 고도(7850m), 회전속도(1412.03rad/s), 3축의 속도(302.99m/s, 8.21m/s, 11.49m/s) (1) Input (5): altitude (7850m), rotational speed (1412.03rad / s), three-axis speed (302.99m / s, 8.21m / s, 11.49m / s)

(2) 출력(1개) : 사거리(Downrange) 방향의 현재 위치에서 남은 거리 10343.84m(2) Output (1): Distance remaining from the current position in the downrange direction 10343.84m

(3) 예상 탄착 좌표 : 사거리 방향으로 25616.53m(3) Expected impact coordinates: 25616.53m in the cross direction

(4) 탄착오차(예상 탄착 좌표- 표적 좌표) : -95.78m
(4) Impact error (expected impact coordinate-target coordinate): -95.78m

그리고, 편의(Crossrange) 방향의 탄착오차 계산은 동일한 입력을 가지고 다른 4개의 레이어를 이용하여 구한다.The impact error calculation in the crossrange direction is obtained using the other four layers with the same input.

(1) 출력(1개) : 편의(Crossrange) 방향의 현재 위치에서 남은 거리(507.73m)(1) Output (1): Remaining distance from the current position in the crossrange direction (507.73m)

(2) 예상 탄착 좌표 : 편의 방향으로 633.58m(2) Expected impact coordinates: 633.58 m in the direction of convenience

(3) 탄착오차(예상 탄착 좌표 - 표적 좌표) : -85.56m
(3) Impact error (expected impact coordinate-target coordinate): -85.56m

각각의 레이어에서는 아래와 같은 행렬 계산 수식인 수학식 6을 이용한다.Each layer uses the following equation (6), the matrix calculation formula.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00024
Figure pat00024

여기서,

Figure pat00025
이다. here,
Figure pat00025
to be.

Wi는 각 레이어에서의 가중행렬(Weight Matrix), bi는 각 레이어에서의 바이어스(Bias)를 의미한다.W i denotes a weight matrix in each layer, and b i denotes a bias in each layer.

첫 번째 레이어에서의 가중행렬의 크기는 6X5이고, 두 번째 레이어에서의 가중행렬의 크기는 13X6이고, 세 번째 레이어에서의 가중행렬의 크기는 7X13이고, 네 번째 레이어에서의 가중행렬의 크기는 1X7이다. 각 레이어에서의 가중행렬의 크기는 사용되는 포탄에 맞게 설계자에 의해 최적화되어 구해진 결과이다.The weight matrix in the first layer is 6X5, the weight matrix in the second layer is 13X6, the weight matrix in the third layer is 7X13, and the weight matrix in the fourth layer is 1X7. to be. The size of the weighting matrix in each layer is the result of optimization by the designer for the shell used.

네 개의 레이어에서 순차적으로 계산되어 나온 아래 표에서 사거리 방향의 탄착 오차(Δx ) 및 편의 방향의 탄착 오차(Δy)를 이용하여 경로 수정각(Δγ, Δψ)이 구해지며, 탄도 수정을 위해 필요한 유도 가속도 명령(ax, ay)을 계산할 수 있다. In the table below, which is calculated sequentially from four layers, the path correction angles (Δγ, Δψ) are obtained using the impact error (Δx) in the cross direction and the impact error (Δy) in the bias direction. The acceleration command (a x , a y ) can be calculated.

아래 표 1에서 보는 바와 같이 고도 7850m에서는 (-95.78, -85.56)m의 탄착 오차가 발생하는 것을 볼 수 있으며, 생성된 유도 가속도 명령에 의해 포탄에 부착된 카나드가 움직이게 되고 탄도 수정이 이루어져서 고도가 낮아질수록 점차적으로 탄착오차가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1 below, the impact error of (-95.78, -85.56) m occurs at an altitude of 7850m, and the canad attached to the shell is moved by the generated guided acceleration command, and the ballistic correction is made. It can be seen that the lower the impact error gradually decreases.

H(m)H (m) 78507850 75007500 70007000 65006500 60006000 50005000 40004000 P(rad/s)P (rad / s) 1412.031412.03 1385.061385.06 1361.091361.09 1342.351342.35 1325.571325.57 1294.491294.49 1264.561264.56 U(m/s)U (m / s) 302.99302.99 284.59284.59 273.28273.28 264.04264.04 255.31255.31 238.34238.34 221.69221.69 V(m/s)V (m / s) 8.2108.210 12.03412.034 13.67413.674 14.55414.554 15.02315.023 15.34315.343 15.21115.211 W(m/s)W (m / s) 11.4911.49 80.3880.38 123.50123.50 153.62153.62 177.45177.45 213.60213.60 240.14240.14 ΔxΔx -95.776-95.776 -29.897-29.897 -14.192-14.192 -7.654-7.654 -4.842-4.842 -2.815-2.815 0.7810.781 ΔyΔy -85.562-85.562 -26.651-26.651 -11.927-11.927 -5.060-5.060 -1.909-1.909 0.3200.320 -0.184-0.184 ΔγΔγ 0.7020.702 0.2180.218 0.1070.107 0.0610.061 0.0420.042 0.0290.029 -0.010-0.010 ΔψΔψ 0.5030.503 0.1990.199 0.1080.108 0.0550.055 0.0260.026 -0.0015-0.0015 0.00240.0024 αx α x 0.3630.363 0.1430.143 0.0820.082 0.0440.044 0.0220.022 -0.0015-0.0015 0.00260.0026 αy α y -0.506-0.506 -0.157-0.157 -0.081-0.081 -0.049-0.049 -0.035-0.035 -0.0276-0.0276 0.01070.0107

한편, 도 4를 참고하면, 상기 가중 행렬과 바이어스(편중값)는 탄도 시뮬레이션 프로그램에 입력되는 입력 값과 이에 대한 출력 값으로 구성되는 학습 데이터 세트를 구성하는 데이터 세트 구성 단계(S510)를 포함하여, 상기 학습 데이터 세트를 이용하여 구해진다.On the other hand, referring to Figure 4, the weighting matrix and the bias (biased value) includes a data set configuration step (S510) constituting a training data set consisting of an input value and an output value input to the ballistic simulation program Is obtained using the training data set.

상기 탄도 시뮬레이션 프로그램은 탄도 해석을 위해 개발된 7자유도 탄도 시뮬 레이션 프로그램이다. 그리고, 본 발명에서는 입력값을 지구 좌표계에서의 포탄의 x, y, z축 방향의 속도, 포탄의 고도 및 회전속도로 선택하였다. The ballistic simulation program is a seven degree of freedom ballistic simulation program developed for ballistic analysis. In the present invention, the input value is selected as the velocity in the x, y, z-axis direction of the shell in the global coordinate system, the altitude and rotation speed of the shell.

상기 가중 행렬과 바이어스(편중값)을 구하는 방법은 초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 설정하는 초기 입력값 설정 단계(S520);The method for obtaining the weight matrix and the bias (biased value) may include an initial input value setting step of setting an initial weight matrix input value and an initial bias input value (S520);

상기 초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 상기 학습 데이터 세트 중 어느 하나에 적용시켜 예측 탄착점을 계산하는 결과값 계산 단계(S530); Calculating a predicted impact point by applying the initial weight matrix input value and the initial bias input value to any one of the training data sets (S530);

상기 예측 탄착점을 목표 탄착점과 비교하여 탄착 오차를 계산하고, 계산된 탄착 오차를 기설정된 오차 범위와 비교하는 오차 판단 단계(S540);An error determination step of calculating an impact error by comparing the predicted impact point with a target impact point, and comparing the calculated impact error with a preset error range (S540);

상기 오차 판단 단계(S540)에서 탄착 오차가 오차 범위보다 큰 경우 학습률에 따라 가중 행렬 입력 값 및 바이어스 입력값을 수정하고, 수정된 입력값을 상기 결과 값 계산 단계로 전달하는 입력값 수정 단계(S570);When the impact error is greater than the error range in the error determination step (S540), the weighting matrix input value and the bias input value are corrected according to the learning rate, and the input value correction step of transferring the modified input value to the result value calculation step (S570). );

상기 오차 판단 단계(S540)에서 탄착 오차가 오차 범위보다 작은 경우 학습 데이터 세트로 검증하는 검증 단계(S550); A verification step (S550) of verifying with a learning data set when the impact error is smaller than the error range in the error determination step (S540);

상기 검증 단계에서의 탄착 오차가 각각 오차 범위보다 작은 경우 해당 가중 행렬과 바이어스 입력값을 최종 가중 행렬과 바이어스로 결정하고, 상기 검증 단계에서의 탄착 오차가 각각 오차 범위보다 큰 경우 초기 가중 행렬 입력값과 초기 바이어스 입력값을 재설정하는 결정 단계(S560)를 포함한다.When the impact error in the verifying step is smaller than the error range, the corresponding weighting matrix and the bias input value are determined as the final weighting matrix and the bias, and when the impact error in the verifying step is respectively larger than the error range, the initial weighting matrix input value. And a determining step (S560) of resetting the initial bias input value.

상기 오차 판단 단계(S540)는 상기 초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 상기 학습 데이터 세트 중 어느 하나에 적용시켜 계산된 예측 탄착점(K1)과 목표 탄착점(P1)의 차이 값(T1)이 기설정된 오차 범위(α1)와 비교하는 것이다. The error determining step (S540) is a difference value T between a predicted impact point K 1 and a target impact point P 1 calculated by applying the initial weight matrix input value and the initial bias input value to one of the training data sets. 1 ) is compared with a preset error range α 1 .

상기 입력값 수정 단계(S570)에서 상기 학습률은 임의의 초기값으로 설정된 가중 행렬의 입력값과, 바이어스의 입력값을 수정하는 정도 즉, 수정 입력값에서 초기 입력값의 차이를 말하며, 크면 빠르게 수렴하지만 큰 오차 값에서 수렴한다는 단점이 있으며 학습률이 작으면 작은 오차에서 수렴하게 되지만 수렴하는 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 따라서 학습률은 학습을 해가면서 유동적으로 변경 가능한 것이다. In the input value correcting step (S570), the learning rate refers to a difference between an input value of a weighting matrix set to an arbitrary initial value and an input value of a bias, that is, a difference between an initial input value from a corrected input value, and converges quickly if large. However, there is a disadvantage in that it converges at a large error value, and a small learning rate converges in a small error, but it takes a long time to converge. Therefore, the learning rate can be changed flexibly as learning progresses.

또한, 상기 검증 단계(S550)는 학습 데이터 세트의 모든 입력값에 상기 초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 적용시켜 예측 탄착점을 계산하는 것이다. 그리고, 상기 결정 단계(S560)에서 상기 검증 단계(S550)에서 계산된 예측 탄착점(Ti)를 기설정된 오차 범위(αi)와 비교하여 최종 가중 행렬과 최종 바이어스를 결정하거나, 초기 가중 행렬 입력값과 초기 바이어스 입력값을 재설정하여 다시 가중 행렬과 바이어스를 결정하는 과정을 반복하게 한다.In addition, the verification step (S550) is to calculate the predicted impact point by applying the initial weight matrix input value and the initial bias input value to all input values of the training data set. In operation S560, the predicted impact point T i calculated in the verification step S550 is compared with a preset error range α i to determine a final weight matrix and a final bias, or input an initial weight matrix. Reset the value and initial bias input to repeat the process of determining the weight matrix and bias.

상기와 같이 결정된 최종 가중 행렬과 최종 바이어스를 이용하여 본 발명에서 사용되는 경로 수정각을 계산할 수 있는 것이다.By using the final weighting matrix and the final bias determined as described above it is possible to calculate the path correction angle used in the present invention.

한편, 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과 그래프와, 본 발명의 비교 예로 비례 유도 항법에 의한 시뮬레이션 결과 그래프를 비교하면 다음과 같다. On the other hand, when comparing the simulation result graph according to the present invention and the simulation result graph by the proportional induction navigation as a comparative example of the present invention is as follows.

도 5는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법의 비교 예로, 비례 항법 유도 기법에 의해 수정된 탄도를 도시한 그래프이다. Figure 5 is a comparative example of the ballistic correction method of the shell according to the present invention, a graph showing a ballistic modified by the proportional navigation guidance technique.

도 6은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법의 비교 예로, 비례 항법 유도 기법에 의해 수정된 유도 가속도 명령을 도시한 그래프이다. 6 is a comparative example of a method for modifying a trajectory of shells according to the present invention, which is a graph illustrating a commanded acceleration command modified by a proportional navigation guidance method.

포탄이 탄착오차를 갖지 않는 기준 비행경로(402)를 따라 비행할 경우에는 가속도 명령이 발생하지 않아야 한다. 하지만 비례 항법 유도 기법은 탄착오차에 관계없이 포탄과 표적의 시선각의 변화를 0으로 맞추기 위해 유도 시점에서부터 가속도 명령(406, 408)을 생성하므로 포탄에서는 항상 가속도가 발생한다. Acceleration commands should not occur when the shell is flying along the reference flight path 402 which has no impact errors. However, the proportional navigation guidance method generates acceleration commands 406 and 408 from the point of induction to zero the change in the shell and target's line of sight, regardless of the impact error, so that the acceleration always occurs in the shell.

도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법에서 가중 행렬과 바이어스를 통해 포탄의 비행 중에 예측한 탄착점 결과와 실제 탄착점의 오차를 나타낸 그래프로써, 도 4의 방법으로 구해진 가중행렬과 바이어스를 통해 포탄의 비행 중에 예측한 탄착점 결과와 실제 탄착점의 오차를 보여준다. 7 to 8 are graphs showing the impact of the impact point and the actual impact point predicted during flight of the shell through the weighting matrix and the bias in the method of ballistic correction of the shell according to the present invention, the weighting matrix and the bias obtained by the method of FIG. Shows the impact results predicted during the flight of the shell and the actual error of the impact points.

도 7은 포탄을 35도로 발사하였을 때 비행 중에 예측된 사거리 방향의 오차(502)와 편의 방향의 오차(504)를, 도 8은 포탄을 45도로 발사하였을 때 비행 중에 예측된 사거리 방향의 오차(506)와 편의 방향의 오차(508)를 도시한다. 오차가 최대 10m, 평균 3m로 나왔으며 이는 매우 정확한 결과라 할 수 있다.FIG. 7 shows the error range 502 and the deviation direction error 502 predicted during flight when the shell is fired at 35 degrees, and FIG. 8 is the range error predicted during flight when the shell is fired at 45 degrees ( 506 and error 508 in the bias direction are shown. The error has a maximum of 10m and an average of 3m, which is a very accurate result.

도 9는 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 통해 수정된 포탄의 비행 경로를 도시한 그래프로써, 탄착오차를 갖는 비행경로(602)와 본 발명에서 제시한 방법을 이용하여 수정된 비행경로(604)를 도시한다. 9 is a graph showing the flight path of the shell modified through the ballistic correction method of the shell according to the present invention, a flight path 602 having an impact error and a flight path modified using the method proposed in the present invention ( 604 is shown.

도 10은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 비례 유도 항법과 비교한 그래프로써, 비례항법 유도기법과 비교했을 때 작은 유도 가속도 명령(606, 608)을 생성하므로 탄도 특성을 최대한 반영하여 비행경로를 수정함을 알 수 있다.10 is a graph comparing the ballistic correction method of the shell according to the present invention with a proportional guided navigation method, and generates a small guided acceleration command (606, 608) when compared to the proportional navigation guided method, thereby fully reflecting the trajectory characteristics to the flight path You can see that it corrects.

도 11은 본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법을 통해 수정되는 탄착점의 변화를 도시한 그래프로써, 본 발명에서 제시한 방법에 의해 포탄의 비행경로가 수정됨에 따른 탄착점의 변화를 나타낸다. 10개의 삼각형(612)은 여러 요인에 의해 발생한 탄착 오차를 갖는 포탄의 탄착점을 나타내며, 제안된 유도기법에 의해 포탄의 비행경로가 수정 되면 점선을 따라 탄착점이 변화하게 되고, 결국 원하는 표적(610)에 포탄을 탄착시킬 수 있게 된다.FIG. 11 is a graph illustrating a change in impact point that is corrected through a ballistic correction method of the shell according to the present invention, and shows a change of the impact point as the flight path of the shell is modified by the method of the present invention. The ten triangles 612 represent the impact points of the shells with impact errors caused by various factors. When the flight path of the shells is modified by the proposed guidance method, the impact points change along the dotted line, and thus the desired target 610. Can hit the shells.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 선각 변화 대신 현재 속도와 표적을 향하는 속도의 사이각으로 정의된 경로 수정각을 사용하여 가속도 명령을 계산함으로써, 포물선 형태의 비행 궤적을 가지는 포탄의 탄착 오차를 최소화하고 포탄의 명중률을 향상시킨다. The ballistic correction method of the shell according to the present invention calculates the acceleration command using the path correction angle defined as the angle between the current speed and the speed toward the target instead of the change of the angle, thereby reducing the impact error of the shell having the parabolic flight trajectory. Minimize and improve the accuracy of shells.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 탄착 오차가 없을 경우에는 비행경로를 수정하기 위한 유도 가속도 명령을 생성하지 않으며, 탄착오차가 있는 경우에도 작은 유도명령만 생성하여 포탄의 포물선 형태의 비행경로를 유지하기 때문에 운동에너지를 절약하는 측면에서 유리하다. The ballistic correction method of the shell according to the present invention does not generate a guided acceleration command for correcting a flight path when there is no impact error, and generates a small parabolic flight path of a shell by generating only a small guide command even when there is an impact error. It is advantageous in terms of saving kinetic energy.

본 발명에 따른 포탄의 탄도 수정 방법은 단순 사칙연산에 의한 계산만이 필요하므로 계산시간이 절약되며, 많은 계산을 담당할 고성능의 컴퓨터가 필요하지 않기 때문에 비용을 절감한다.
The ballistic correction method of the shell according to the present invention requires only calculation by simple arithmetic operation and thus saves computation time, and does not require a high performance computer to handle many calculations.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

S100 : 비행 데이터 계측 단계 S200 : 경로 수정각 계산 단계
S210 : 예측 탄착점 계산 과정 S220 : 탄착 오차 계산 과정
S230 : 민감도 행렬 계산 과정 S240 : 경로 수정각 계산 과정
S300 : 가속도 명령 계산 단계 S400 : 날개 조종 단계
S100: flight data measurement step S200: path correction angle calculation step
S210: process of calculating the predicted impact point S220: process of calculating the impact error
S230: sensitivity matrix calculation process S240: path correction angle calculation process
S300: acceleration command calculation step S400: wing control step

Claims (7)

포탄에 장착된 카나드 날개를 제어기로 조절하여 탄도를 수정하는 방법이며,
발사된 포탄의 비행 데이터를 계측하는 비행 데이터 계측 단계;
계측된 비행 데이터로 도출된 현재 속도와 표적을 향하는 속도의 사이각으로 정의된 경로 수정각을 계산하는 경로 수정각 계산 단계;
계산된 경로 수정각으로 카나드 날개를 제어하기 위한 유도 가속도 명령을 계산하는 가속도 명령 계산 단계; 및
계산된 유도 가속도 명령을 제어기로 전달하여 카나드 날개를 조종하는 날개 조종 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
This is a method to modify the trajectory by adjusting the canard wing mounted on the shell with the controller.
A flight data measurement step of measuring flight data of the fired shell;
A path correction angle calculation step of calculating a path correction angle defined by an angle between a current speed derived from the measured flight data and a speed toward the target;
An acceleration command calculation step of calculating an induced acceleration command for controlling the canard wing with the calculated path correction angle; And
And a wing control step of controlling the canard wing by transmitting the calculated induced acceleration command to the controller.
청구항 1에 있어서,
상기 비행 데이터 계측 단계는,
포탄 내의 센서로 포탄의 발사 지점을 기준점으로 한 X축, Y축의 위치 좌표 및 해당 위치 좌표에서의 포탄의 속도 및 방향을 감지하는 위치 및 속도 감지 과정;
상기에서 감지된 위치가 목표 탄착점인지를 판단하여 목표 탄착점이면 탄도 수정을 종료하고, 목표 탄착점이 아니면 탄도 수정을 반복하는 탄착점 판단 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
The method according to claim 1,
The flight data measurement step,
A position and speed sensing process of detecting a position coordinate of the X-axis and a Y-axis with respect to the firing point of the shell as a sensor in the shell and the velocity and direction of the shell at the corresponding position coordinate;
Determining whether the detected position is a target impact point; if the target impact point ends, the ballistic correction is terminated; if the target impact point does not include an impact point determination process of repeating the ballistic correction method.
청구항 1에 있어서,
상기 비행 데이터 계측 단계는, 포탄의 현재 위치에서의 속도 벡터를 계측하고,
상기 가속도 명령 계산 단계는 수학식
Figure pat00026
로 유도 가속도 명령을 계산하는 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
(여기서, N : 유도상수(설계자 지정), ΔA : 경로 수정각(X축 방향 제 1 경로 수정각(Δγ) 또는 Y축 방향 제 2 경로 수정각(ψ), Δt : 기설정된 벡터 변화 시간,
Figure pat00027
: 계측된 포탄의 현재 속도 벡터 )
The method according to claim 1,
The flight data measuring step measures the velocity vector at the current position of the shell,
The acceleration command calculation step is expressed by equation
Figure pat00026
A method of correcting a trajectory of a shell, characterized in that for calculating an induced acceleration command.
Where N is the induction constant (designator designation), ΔA is the path correction angle (the first path correction angle (Δγ) in the X axis direction or the second path correction angle (ψ) in the Y axis direction, Δt is the predetermined vector change time,
Figure pat00027
: Current velocity vector of the measured shell
청구항 1에 있어서,
상기 경로 수정각 계산 단계는,
탄도 수정 장치의 내부에 탑재된 메모리에 저장된 가중 행렬과 바이어스를 이용하여 포탄의 탄착이 예상되는 위치 좌표를 계산하는 예측 탄착점 계산 과정;
상기 예측 탄착점과 목표 탄착점과의 탄착 오차를 계산하는 탄착 오차 계산 과정;
현재 포탄의 위치에서 경로 수정각의 미소 변화량과, 가중 행렬을 이용하여 탄착 점의 미소 변화량을 구하고, 경로 수정각의 미소 변화량과 탄착점의 미소 변화량을 이용하여 민감도 행렬을 구하는 민감도 행렬 계산 과정;
상기 민감도 행렬을 이용하여 경로 수정각을 계산하는 경로 수정각 계산 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
The method according to claim 1,
The path correction angle calculation step,
A predicted impact point calculation process of calculating a position coordinate at which an impact of the shell is expected by using a weighting matrix and a bias stored in a memory mounted in the ballistic correction device;
An impact error calculation process of calculating an impact error between the predicted impact point and a target impact point;
A sensitivity matrix calculation process of obtaining a small change amount of an impact point using a weight change matrix and a small change amount of an impact point at a current shell position, and a sensitivity matrix using a small change amount of the path correction angle and a small change amount of an impact point;
And a path correction angle calculation process of calculating a path correction angle using the sensitivity matrix.
청구항 4에 있어서,
상기 민감도 행렬 계산 과정은 경로 수정각의 미소 변화량(εγ, εψ)과 탄착점의 미소 변화량(εx, εy)을 이용하여 민감도 행렬을 계산하며, 수학식
Figure pat00028
을 이용하여 민감도 행렬을 계산하는 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
(여기서, εγ, εψ : 경로 수정각의 미소 변화량, εx, εy : 탄착점의 미소 변화량,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
: 민감도)
The method of claim 4,
The process of calculating the sensitivity matrix calculates the sensitivity matrix using the small change amount of the path correction angle (εγ, εψ) and the small change amount of the impact point (εx, εy).
Figure pat00028
Method for modifying the trajectory of the shell, characterized in that for calculating the sensitivity matrix.
(Where, εγ, εψ: minute change of path correction angle, εx, εy: minute change of impact point,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
: Sensitivity)
청구항 5에 있어서,
상기 경로 수정각 계산 과정은, 사거리 방향의 탄착 오차(Δx)를 수정하는 제 1 경로 수정각(Δγ)과, 편의 방향의 탄착 오차(Δy)를 수정하는 제 2 경로 수정각(ψ)을
Figure pat00033
로 계산하는 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
(여기서, Δγ : 제 1 경로 수정각, Δψ : 제 2 경로 수정각, Δx : 사거리 방향의 탄착 오차, Δy : 편의 방향의 탄착 오차,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
: 민감도)
The method according to claim 5,
The path correction angle calculation process includes a first path correction angle Δγ for correcting the impact error Δx in the cross direction and a second path correction angle ψ for correcting the impact error Δy in the biasing direction.
Figure pat00033
Ballistic correction method of the shell, characterized in that the calculation.
(Where, Δγ: first path correction angle, Δψ: second path correction angle, Δx: impact error in the cross direction, Δy: impact error in the bias direction,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
: Sensitivity)
청구항 4에 있어서,
상기 경로 수정각 계산 단계는,
탄도 시뮬레이션 프로그램에 입력되는 입력 값과 이에 대한 출력 값으로 구성되는 학습 데이터 세트를 구성하는 데이터 세트 구성 단계;
초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 설정하는 초기 입력값 설정 단계;
상기 초기 가중 행렬 입력값 및 초기 바이어스 입력값을 상기 학습 데이터 세트 중 어느 하나에 적용시켜 예측 탄착점을 계산하는 결과값 계산 단계;
상기 예측 탄착점을 목표 탄착점과 비교하여 탄착 오차를 계산하고, 계산된 탄착 오차를 기설정된 오차 범위와 비교하는 오차 판단 단계;
상기 오차 판단 단계에서 탄착 오차가 오차 범위보다 큰 경우 학습률에 따라 에 따라 가중 행렬 입력 값 및 바이어스 입력값을 수정하고, 수정된 입력값을 상기 결과 값 계산 단계로 전달하는 입력값 수정 단계;
상기 오차 판단 단계에서 탄착 오차가 오차 범위보다 작은 경우 학습 데이터 세트로 검증하는 검증 단계;
상기 검증 단계에서의 탄착 오차가 각각 오차 범위보다 작은 경우 해당 가중 행렬과 바이어스 입력값을 최종 가중 행렬과 바이어스로 결정하고, 상기 검증 단계에서의 탄착 오차가 각각 오차 범위보다 큰 경우 초기 가중 행렬 입력값과 초기 바이어스 입력값을 재설정하는 결정 단계를 포함하여 구해진 가중 행렬과 바이어스를 사용하는 것을 특징으로 하는 포탄의 탄도 수정 방법.
The method of claim 4,
The path correction angle calculation step,
A data set construction step of constructing a training data set consisting of an input value inputted to a ballistic simulation program and an output value thereof;
An initial input value setting step of setting an initial weight matrix input value and an initial bias input value;
Calculating a predicted impact point by applying the initial weight matrix input value and the initial bias input value to any one of the training data sets;
An error determination step of calculating an impact error by comparing the predicted impact point with a target impact point, and comparing the calculated impact error with a preset error range;
An input value correction step of correcting a weighted matrix input value and a bias input value according to a learning rate when the impact error is greater than the error range in the error determination step, and transferring the corrected input value to the result value calculation step;
A verification step of verifying with a learning data set when the impact error is smaller than the error range in the error determining step;
When the impact error in the verifying step is smaller than the error range, the corresponding weighting matrix and the bias input value are determined as the final weighting matrix and the bias, and when the impact error in the verifying step is respectively larger than the error range, the initial weighting matrix input value. And using the obtained weighting matrix and bias, including the determining step of resetting the initial bias input value.
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