KR101939762B1 - Impact Angle Control Apparatus with Time Varying Continuous Biased PNG - Google Patents

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KR101939762B1
KR101939762B1 KR1020180084797A KR20180084797A KR101939762B1 KR 101939762 B1 KR101939762 B1 KR 101939762B1 KR 1020180084797 A KR1020180084797 A KR 1020180084797A KR 20180084797 A KR20180084797 A KR 20180084797A KR 101939762 B1 KR101939762 B1 KR 101939762B1
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박장성
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엘아이지넥스원 주식회사
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    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/01—Arrangements thereon for guidance or control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Abstract

According to the present invention, provided is an impact angle control apparatus with continuous time varying biased proportional navigation guidance (PNG), which comprises: a target impact angle control unit to control a target impact angle until a target is intercepted before launching an induced projectile; and a biased calculation unit calculating a biased inspection value continuously varied after launching the induced projectile. Therefore, an impact angle can be controlled in consideration acceleration limitation.

Description

연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치{Impact Angle Control Apparatus with Time Varying Continuous Biased PNG}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a collision angle control apparatus,

본 발명은 유도 발사체의 충돌각 제어 장치에 관한 것으로, 특히 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impact angle control device for an inductive launch vehicle, and more particularly to an impact angle control device using continuous time-varying deflection.

유도무기의 경우 요격효과 극대화를 위해서 충돌각 제어(IAC, Impact Angle Control)를 수행한다. 표적과 충돌하는 각도를 제어하여 표적의 약점(Weakness Point)을 공략할 수 있다.For guided weapons, impact angle control (IAC) is performed to maximize the interception effect. By controlling the angle of collision with the target, weakness point of the target can be attained.

충돌각 제어를 통한 유도법칙의 경우 실제로 사용되기 위해서는 유도 무기에 탑재된 탐색기의 지향각 제한과 가속도 제한등의 물리적 구속조건을 고려해야 한다.In the case of the induction law through the collision angle control, physical constraints such as limitations of the orientation of the navigator mounted on the guided weapon and the acceleration limit should be considered in order to be actually used.

종래의 경우, 표적 요격까지 남은 시간 예측을 통한 최적 제어 기반의 충돌각 제어 방법과 비례항법 게인 변화를 통한 충돌각 제어 방법, 비례항법에 편향을 더하는 충돌각 제어 방법이 있지만, 편향 또는 게인이 변함에 따라 생성되는 가속도 명령이 연속적이지 않을 수 있다.In the conventional case, there is an optimal control based collision angle control method by predicting the time remaining until the target interception, a collision angle control method by proportional navigation gain change, and a collision angle control method which adds deviation to proportional navigation. May not be continuous.

이에 따라, 적은 에너지로 충돌각 제어가 가능한 방법과 가속도 명령이 연속적으로 생성되어 유도무기의 안정성 측면에서 유리한 방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a method capable of controlling the collision angle with a small energy and a method advantageous in terms of the stability of the guided weapon by continuously generating the acceleration command.

본 발명은 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치로 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각 제어를 위한 목표 충돌각 제어부 및 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하는 편향 계산부를 포함하여 가속도 제한을 고려하여 충돌각을 제어하는데 그 목적이 있다.The present invention includes a target collision angle control unit for controlling the target collision angle up to the target interception by the collision angle control device using continuous time-varying deflection, and a deflection calculation unit for calculating the continuously changing deflection instantaneous value after the inductive target launching And to control the collision angle in consideration of the acceleration limit.

또한, 유도 무기의 FOV 제한을 고려하여 3단계로 구성이 되는데 각 단계에서 편향이 가속도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 편향을 생성하는데 있어서 단계가 넘어갈 때 전 단계의 마지막 편향이 다음단계의 시작 편향이 되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, considering the limit of FOV of guided weapon, it is composed of three stages. Since the deflection has a direct effect on the acceleration at each step, when the step is made to generate the deflection, the final deflection of the previous stage becomes the starting deflection of the next stage There is another purpose.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other and further objects, which are not to be described, may be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치는, 상기 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각 제어를 위한 목표 충돌각 제어부 및 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하는 편향 계산부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection, the collision angle control apparatus comprising: a target collision angle control unit for controlling a target collision angle up to the target interception, And a deflection calculation unit for calculating a continuously changing deflection instantaneous value after the firing.

여기서, 상기 목표 충돌각 제어부는, 상기 유도 발사체와 상기 표적이 충돌하는 시점의 목표 충돌각을 결정하는 목표 충돌각 결정부 및 상기 목표 충돌각을 적용하여 상기 유도 발사체가 발사되어 상기 표적 요격까지 걸리는 시간 동안의 편향의 적분치를 미리 계산하는 편향 적분치 계산부를 포함한다.Here, the target collision angle control unit may include a target collision angle determiner for determining a target collision angle at a point of time when the inductive projectile collides with the target, and a target collision angle determiner for determining whether the inductive projectile is fired up to the target interceptor And a bias integration value calculation unit for previously calculating an integration value of the bias during the time.

여기서, 상기 목표 충돌각 결정부는, 상기 유도 발사체 발사 전 제1 요구 충돌각을 입력하는 요구 충돌각 입력부, 상기 유도 발사체의 초기 조건을 이용하여 상기 제1 요구 충돌각의 상기 목표 충돌각 도달 여부를 판단하는 도달 여부 판단부, 상기 목표 충돌각에 도달 불가능 시 제2 요구 충돌각을 계산하는 재계산부 및 계산된 상기 제2 요구 충돌각을 상기 목표 충돌각으로 설정하는 목표 충돌각 설정부를 포함한다.Here, the target collision angle determining unit may include a collision angle input unit for inputting a first collision angle of collision before the inductive projectile is launched, and a collision angle determining unit for determining whether the collision angle of the first collision angle with respect to the target collision angle is reached And a target collision angle setting unit for setting the calculated second collision angle as the target collision angle. The target collision angle setting unit may further include a target collision angle setting unit for setting the calculated second collision angle as the target collision angle.

여기서, 상기 유도 발사체의 초기 조건은, 상기 유도 발사체의 초기 비행 경로각, 초기 지향각, 초기 시선각을 포함한다.The initial condition of the inductive projectile includes an initial flight path angle, an initial direction angle, and an initial sight angle of the inductive projectile.

여기서, 상기 편향 적분치 계산부는, 상기 유도 발사체의 초기 조건과 상기 목표 충돌각 설정부에서 설정된 상기 목표 충돌각을 이용하여 계산하며, 상기 유도 발사체의 가속도에 대한 관계식의 양변을 상기 유도 발사체의 속도로 나눈 후 시간에 대해서 적분한 결과를 이용하여 상기 편향의 적분치를 계산한다.Here, the deflection integration value calculation unit may calculate the deflection integration value using the initial condition of the inductive projectile and the target collision angle set by the target collision angle setting unit, and calculate both sides of the relational expression for the acceleration of the inductive projectile, And integrates the time integral to calculate the integrated value of the deflection.

여기서, 상기 편향 계산부는, 상기 편향의 적분치를 편향 적분 조건으로 설정하는 편향 조건 설정부, 상기 유도 발사체가 발사되어 최대 지향각에 도달하기 위한 제1 편향을 계산하는 제1 편향 계산부, 상기 최대 지향각을 유지하기 위한 제2 편향을 계산하는 제2 편향 계산부 및 상기 표적 요격 시점에 상기 목표 충돌각에 도달하기 위한 제3 편향을 계산하는 제3 편향 계산부를 포함한다.The deflection calculation unit may include a deflection condition setting unit that sets the integrated value of the deflection as a deflection integration condition, a first deflection calculation unit that calculates a first deflection to reach the maximum deflection angle of the induction projectile, A second deflection calculation unit for calculating a second deflection for maintaining the directivity angle, and a third deflection calculation unit for calculating a third deflection to reach the target collision angle at the target interception point.

여기서, 별도의 탐색기로부터 상기 유도 발사체의 시선 각속도를 획득하는 시선 각속도 획득부를 더 포함하며, 상기 편향 계산부는, 상기 시선 각속도를 변수로 입력하여 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산한다.Here, the apparatus further includes a line of sight angular velocity acquisition unit for acquiring a line of sight angular velocity of the inductive projectile from a separate searcher, and the deflection calculation unit calculates a continuously changing deflection angle instantaneous value by inputting the line of sight angular velocity as a variable.

여기서, 상기 제1 편향 계산부는, 상기 유도 발사체 발사 후 상기 최대 지향각 도달 시점까지의 상기 제1 편향을 계산하며, 상기 제1 편향은, 상기 시선 각속도를 제1 변수, 상기 최대 지향각 도달 시각을 제2 변수, 상기 유도 발사체의 가속도의 최대값을 제3 변수로 설정하여 계산된다.Here, the first deflection calculation unit calculates the first deflection up to the point of arrival of the maximum directivity angle after launching the inductive projectile, and the first deflection is calculated by multiplying the gaze angular velocity by the first variable, the maximum directivity angle reaching time And the maximum value of the acceleration of the inductive projectile is set as the third parameter.

여기서, 상기 제2 편향 계산부는, 상기 시선 각속도를 이용하여 상기 최대 지향각 도달 시점 이후 상기 최대 지향각 유지 종료 시점까지의 상기 제2 편향을 계산한다.Here, the second deflection calculation unit calculates the second deflection from the maximum pointing angle reaching point to the maximum pointing angle holding point end point using the gaze angular velocity.

여기서, 상기 제3 편향 계산부는, 상기 유도 발사체 발사 후 상기 연속적으로 변화하는 편향 순시치의 적분 값이 상기 편향의 적분치 도달 시점까지의 상기 제3 편향을 계산한다.Here, the third deflection calculation unit calculates the third deflection until the integration value of the continuously changing deflection instantaneous value after the induction projectile launches reaches the integration value of the deflection.

여기서, 상기 목표 충돌각 결정부는, 상기 유도 발사체의 초기 조건을 이용하여 편향 수렴 속도 조절 계수(τ)를 변경하는 조절 계수 변경부를 더 포함하며, 상기 제3 편향 계산부는, 상기 편향 수렴 속도 조절 계수를 제4 변수로 설정하여 상기 제3 편향을 계산한다.Here, the target collision angle determination unit may further include an adjustment coefficient changing unit for changing the deflection convergence speed control coefficient? Using the initial condition of the inductive projectile, and the third deflection calculation unit may calculate the deflection convergence speed control coefficient Is set as a fourth variable to calculate the third bias.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각 제어를 위한 목표 충돌각 제어부 및 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하는 편향 계산부를 포함하여 가속도 제한을 고려하여 충돌각을 제어할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the target collision angle control unit for the target collision angle control up to the target interception before the emission of the inductive projectile and the deflection calculation for calculating the continuously changing deflection instantaneous value after the inductive projectile emission It is possible to control the collision angle in consideration of the acceleration limit.

또한, 유도 무기의 FOV 제한을 고려하여 3단계로 구성이 되는데 각 단계에서 편향이 가속도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 편향을 생성하는데 있어서 단계가 넘어갈 때 전 단계의 마지막 편향이 다음단계의 시작 편향이 되도록 할 수 있다.In addition, considering the limit of FOV of guided weapon, it is composed of three stages. Since the deflection has a direct effect on the acceleration at each step, when the step is made to generate the deflection, the final deflection of the previous stage becomes the starting deflection of the next stage can do.

또한, 교전 상황과 물리적 구속조건을 고려하여 충돌각 도달 여부를 판단할 수 있다.In addition, it is possible to judge whether or not the collision angle has reached by considering the engagement state and the physical constraint condition.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not expressly mentioned here, the effects described in the following specification which are expected by the technical characteristics of the present invention and their potential effects are handled as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치의 목표 충돌각 결정부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치의 편향 계산부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 지대지 교전 상황에서의 유도 발사체와 표적을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법의 가속도 계산 로직을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법의 목표 충돌각 결정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편향 순시치와 편향의 적분치를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법에 따른 효과를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for controlling an impact angle using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a target collision angle determining unit of the collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a deflection calculation unit of the collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an inductive projectile and a target in a ground-to-ground engagement situation.
5 is a diagram illustrating acceleration calculation logic of the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing the determination of the target collision angle in the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing integrated values of a deflection instantaneous value and a deflection according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 8 to 10 are graphs showing effects of the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An impact angle control apparatus using continuous time-varying deflection according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffix " module " and " part " for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명은 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for controlling an impact angle using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치(10)는 목표 충돌각 제어부(100), 시선 각속도 획득부(200), 편향 계산부(300), 가속도 명령 생성부(400)를 포함한다.1, the collision angle control apparatus 10 using continuous time-varying deflection includes a target collision angle control unit 100, a gaze angular velocity acquisition unit 200, a deflection calculation unit 300, and an acceleration command generation unit 400 .

연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치(10)는 지대지 교전상황에서 유도 발사체 탐색기의 Field-of-View(FOV)와 가속도 제한을 고려하여 충돌각을 제어하는 장치이며, 연속적 시변 편향 비례항법 유도법칙(Continuous Time Varying Biased Proportional Navigation Guidance Law)을 이용한다. 연속적 시변 편향 비례항법 유도법칙 은 FOV 제한을 고려하여 3단계로 구성이 되는데 각 단계에서 편향이 가속도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 편향을 생성하는데 있어서 단계가 넘어갈 때 전 단계의 마지막 편향이 다음단계의 시작 편향이 되도록 한다. 또한, 교전 상황과 물리적 구속조건을 고려하여 충돌각 도달 여부를 판단하는 로직을 포함한다.The collision angle control device 10 using continuous time-varying deflection is a device for controlling the collision angle in consideration of the field-of-view (FOV) of the inductive projectile searcher and the acceleration limit in the ground-to-ground engagement situation, (Continuous Time Varying Biased Proportional Navigation Guidance Law). Continuous time-varying deflection The proportional-navigation induction rule is composed of three stages in consideration of the FOV limit. Since the deflection has a direct effect on the acceleration at each step, when the step is made in generating the deflection, Make it biased. In addition, it includes logic to determine whether collision angle is reached in consideration of an engagement state and a physical constraint condition.

충돌각 제어 유도의 역할은 목표물을 요격함과 동시에 요격시 유도탄과 목표물이 이루는 충돌각이 사전에 정의된 각도로 이루어지도록 하는 것이다. 충돌각 제어를 수행하는 이유는 목표물의 약한 부분을 요격함으로써 유도탄의 목표물 파괴 효과를 최대화하기 위해서이다.The role of the collision angle control induction is to intercept the target and make the collision angle between the guided car and the target at the interceptor be at a predefined angle. The reason for performing the collision angle control is to maximize the target destruction effect of the missile by intercepting the weak part of the target.

목표 충돌각 제어부(100)는 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각을 제어한다. The target collision angle controller 100 controls the target collision angle up to the target interception before the emission of the inductive projectile.

목표 충돌각 제어부(100)는 목표 충돌각 결정부(110), 편향 적분치 계산부(130)를 포함한다.The target collision angle control unit 100 includes a target collision angle determination unit 110 and a deflection integration value calculation unit 130. [

목표 충돌각 제어부(100)는 교전 조건과 물리적 구속 조건(FOV 제한, 가속도 제한 등)을 고려하여 충돌각 충족여부를 사전에 판단하여 충돌각을 조절할 수 있다.The target collision angle controller 100 can adjust the collision angle in advance by judging whether the collision angle is satisfied in consideration of the engaging condition and the physical constraint condition (FOV limitation, acceleration limitation, etc.).

목표 충돌각 결정부(110)는 상기 유도 발사체와 상기 표적이 충돌하는 시점의 목표 충돌각을 결정한다. 표적 요격시의 충돌각을 결정하며, 사용자가 요구하는 충돌각을 지정하고 도달 가능여부를 간접적으로 판단하여 도달 불가시 재지정 하는 로직을 포함한다.The target collision angle determination unit 110 determines a target collision angle at the time of collision between the inductive projectile and the target. Determines the collision angle at the time of the target interception, specifies the collision angle required by the user, indirectly determines whether or not the collision can be reached, and re-designates the collision angle when the collision is impossible.

편향 적분치 계산부(130)는 상기 목표 충돌각을 적용하여 상기 유도 발사체가 발사되어 상기 표적 요격까지 걸리는 시간 동안의 편향의 적분치를 미리 계산한다. 표적 요격 시까지 충돌각 제어를 위해 사용되는 편향의 적분 값을 계산한다.The deflection integration value calculation unit 130 previously calculates the integrated value of the deflection during the time that the inductive projectile is fired to the target interceptor by applying the target collision angle. Calculate the integral of the deflection used for collision angle control until target interception.

편향 적분치 계산부(130)는 상기 유도 발사체의 초기 조건과 상기 목표 충돌각 설정부에서 설정된 상기 목표 충돌각을 이용하여 계산하며, 상기 유도 발사체의 가속도에 대한 관계식의 양변을 상기 유도 발사체의 속도로 나눈 후 시간에 대해서 적분한 결과를 이용하여 상기 편향의 적분치를 계산한다.The deflection integration value calculation unit 130 calculates the deflection integration value using the initial condition of the inductive projectile and the target collision angle set by the target collision angle setting unit and outputs both sides of the relational expression for the acceleration of the inductive projectile to the speed of the inductive projectile And integrates the time integral to calculate the integrated value of the deflection.

종말 시선각과 편향(b)의 발사 시점부터 요격시점까지의 적분결과는 하기 수학식 4로 구현된다. 수학식 4는 도 5에서 구체적으로 설명한다.The integration result from the point of time of launch to the time of interception of the deflection (b) and the apex angle of view is realized by the following equation (4). Equation 4 will be described in detail with reference to FIG.

시선 각속도 획득부(200)는 별도의 탐색기로부터 상기 유도 발사체의 시선 각속도를 획득한다. 비례항법 기반 유도 법칙에 필요한 시선각속도를 획득하여 전달 해주는 부분으로, 탐색기가 직접적으로 계측해서 전달하거나, 탐색기 측정치로부터 예측하여 유도 알고리즘으로 전달한다.The gaze angular velocity obtaining unit 200 obtains the gaze angular velocity of the inductive projectile from a separate searcher. This is the part that acquires and transfers the line of sight angles required for the proportional navigation-based induction rule. It is directly transmitted by the searcher, or is predicted from the navigator measurements and transmitted to the guidance algorithm.

편향 계산부(300)는 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하며, 시선 각속도를 변수로 입력하여 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산한다. 가속도 명령을 생성하는데 있어서 시스템 Lag등으로 인해 성능이 떨어지는 점을 보완하기 위해 편향이 급격하게 변하는 현상이 생기지 않도록 편향을 만들 수 있다.The deflection calculation unit 300 calculates a continuously changing deflection instantaneous value after the induction projectile launches, and calculates a continuously changing deflection instantaneous value by inputting the gaze angular velocity as a variable. In order to compensate for the degradation in performance due to the system lag or the like in the generation of the acceleration command, it is possible to make a bias such that the deviation does not change abruptly.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치(10)는 지향각 도달 시점과 지향각을 유지하기 위한 편향이 지향각 도달 시점에서 동일하도록 하여 편향의 연속성을 확보하여 탐색기의 지향각 제한과 유도기법상의 편향 변경 지향각의 차이를 줄일 수 있다. 또한, 편향의 급격한 변화를 없애 가속도의 급격한 변화가 생기지 않도록 할 수 있다.The collision angle control apparatus 10 using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention ensures the continuity of deflection by making the deflection for maintaining the direction angle arrival point and the direction angle equal at the arrival point of the direction angle, It is possible to reduce the difference between the orientation angle limit and the deflection change orientation angle on the induction technique. In addition, abrupt change of the deflection can be eliminated, and rapid change of the acceleration can be prevented.

가속도 명령 생성부(400)는 비례항법과 편향을 합쳐 가속도 명령을 생성한다.The acceleration command generator 400 combines the proportional navigation and the bias to generate an acceleration command.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치의 목표 충돌각 결정부를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing a target collision angle determining unit of the collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 목표 충돌각 결정부(110)는 요구 충돌각 입력부(111), 도달 여부 판단부(113), 재계산부(115), 목표 충돌각 설정부(117), 조절 계수 변경부(119)를 포함한다.2, the target collision angle determining unit 110 includes a request collision angle inputting unit 111, a reaching determining unit 113, a recalculating unit 115, a target collision angle setting unit 117, (119).

목표 충돌각 결정부(110)는 상기 유도 발사체와 상기 표적이 충돌하는 시점의 목표 충돌각을 결정한다.The target collision angle determination unit 110 determines a target collision angle at the time of collision between the inductive projectile and the target.

유도무기 탐색기의 FOV(Field of View) 및 가속도 제한등의 영향으로 인해 유도무기가 요구하는 충돌각으로 표적을 요격하지 못하거나 표적을 놓칠 수 있기 때문에 발사전 충돌각을 선정하는 부분으로 사용자가 요구 충돌각을 입력하면 간접적으로 충돌각 도달 여부를 판단하여 도달 가능 시에는 확정 도달 불가시에는 재계산 한다.Because it can not intercept the target or miss the target due to the collision angle required by the guided weapon due to the influence of FOV (Field of View) and acceleration limitation of guided weapon searcher, If the collision angle is input, the collision angle is indirectly judged.

요구 충돌각 입력부(111)는 상기 유도 발사체 발사 전 제1 요구 충돌각을 입력한다.The request collision angle input unit 111 inputs the first required collision angle before the inductive projectile is launched.

도달 여부 판단부(113)는 상기 유도 발사체의 초기 조건과 편향 수렴 속도 조절 계수(τ)을 이용하여 상기 제1 요구 충돌각의 상기 목표 충돌각 도달 여부를 판단한다.The arrival determining unit 113 determines whether the target collision angle of the first required collision angle has reached or not by using the initial condition of the inductive projectile and the deflection convergence rate control coefficient?.

여기서, 유도 발사체의 초기 조건은, 상기 유도 발사체의 초기 비행 경로각, 초기 지향각, 초기 시선각을 포함한다.Here, the initial condition of the inductive projectile includes the initial flight path angle, the initial directivity angle, and the initial visual angle of the inductive projectile.

재계산부(115)는 상기 목표 충돌각에 도달 불가능 시 제2 요구 충돌각을 계산한다.The recollector 115 calculates a second required collision angle when the target collision angle is unreachable.

목표 충돌각 설정부(117)는 계산된 상기 제2 요구 충돌각을 상기 목표 충돌각으로 설정한다.
조절 계수 변경부(119)는 상기 유도 발사체의 초기 조건을 이용하여 편향 수렴 속도 조절 계수(τ)를 변경한다.The target collision angle setting unit 117 sets the calculated second collision collision angle to the target collision angle.
The adjustment coefficient changing unit 119 changes the deflection convergence speed control coefficient? Using the initial condition of the inductive projectile.

제3 편향 계산부는, 상기 편향 수렴 속도 조절 계수를 제4 변수로 설정하여 상기 제3 편향을 계산한다.The third deflection calculation unit calculates the third deflection by setting the deflection convergence speed control coefficient as a fourth variable.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치의 편향 계산부를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a deflection calculation unit of the collision angle control apparatus using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 편향 계산부(300)는 편향 조건 설정부(310), 제1 편향 계산부(320), 제2 편향 계산부(330), 제3 편향 계산부(340)를 포함한다.3, the deflection calculation unit 300 includes a deflection condition setting unit 310, a first deflection calculation unit 320, a second deflection calculation unit 330, and a third deflection calculation unit 340 .

편향 계산부(300)는 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산한다. 편향 적분치 계산부(130)에서 계산된 편향의 적분 조건을 충족하면서, 연속적 편향을 계산하는 부로써 총 3단계로 구성된다. 1단계는 최대 지향각으로 가기 위한 유도, 2단계는 최대 지향각 유지 하기 위한 유도, 3단계는 충돌각 요구조건을 충족 하기 위한 유도이다.The deflection calculation unit 300 calculates a continuously changing deflection instantaneous value after the inductive projectile is launched. And a unit for calculating the continuous deflection while satisfying the integration condition of the deflection calculated by the deflection integration value calculation unit 130, in total. Step 1 is induction to go to the maximum directing angle, Step 2 is induction to maintain the maximum directing angle, and Step 3 is induction to meet each collision requirement.

편향 계산부(300)의 각 단계의 편향은 하기 수학식 6을 통해 구현된다. 수학식 6은 도 5에서 구체적으로 설명한다.The deflection of each step of the deflection calculation unit 300 is implemented by the following equation (6). Equation (6) will be described in detail in Fig.

편향 조건 설정부(310)는 상기 편향의 적분치를 편향 적분 조건으로 설정한다.The deflection condition setting unit 310 sets the integral value of the deflection as a deflection integration condition.

제1 편향 계산부(320)는 상기 유도 발사체가 발사되어 최대 지향각에 도달하기 위한 제1 편향을 계산한다.The first deflection calculation unit 320 calculates a first deflection for the induction projectile to be launched and reaching the maximum directivity angle.

제1 편향 계산부(320)는 상기 유도 발사체 발사 후 상기 최대 지향각 도달 시점까지의 상기 제1 편향을 계산하며, 상기 제1 편향은, 상기 시선 각속도를 제1 변수, 상기 최대 지향각 도달 시각을 제2 변수, 상기 유도 발사체의 가속도의 최대값을 제3 변수로 설정하여 계산된다.The first deflection calculation unit 320 calculates the first deflection until the maximum pointing angle reaching point after the inductive projectile launches, and the first deflection is calculated by multiplying the line-of-sight angular velocity by the first variable, And the maximum value of the acceleration of the inductive projectile is set as the third parameter.

제2 편향 계산부(330)는 상기 최대 지향각을 유지하기 위한 제2 편향을 계산한다.The second deflection calculation unit 330 calculates a second deflection for maintaining the maximum deflection angle.

제2 편향 계산부(330)는 상기 시선 각속도를 이용하여 상기 최대 지향각 도달 시점 이후 상기 최대 지향각 유지 종료 시점까지의 상기 제2 편향을 계산한다.The second deflection calculation unit 330 calculates the second deflection from the maximum pointing angle reaching point to the maximum pointing angle holding point end point using the gaze angular velocity.

제3 편향 계산부(340)는 상기 표적 요격 시점에 상기 목표 충돌각에 도달하기 위한 제3 편향을 계산한다.The third deflection calculation unit 340 calculates a third deflection to reach the target collision angle at the target intercept time.

제3 편향 계산부는, 상기 편향 수렴 속도 조절 계수를 제4 변수로 설정하여 상기 제3 편향을 계산한다.The third deflection calculation unit calculates the third deflection by setting the deflection convergence speed control coefficient as a fourth variable.

제3 편향 계산부(340)는 상기 유도 발사체 발사 후 상기 연속적으로 변화하는 편향 순시치의 적분 값이 상기 편향의 적분치 도달 시점까지의 상기 제3 편향을 계산한다.The third deflection calculation unit 340 calculates the third deflection until the integration value of the continuously changing deflection instant values after the inductive projectile launches reaches the integration value of the deflection.

위와 같이 3단계로 구분되며, 이 발명의 가장 큰 특징은 각 단계를 넘어갈 때의 편향이 연속적이어서(1단계 종료 편향 = 2단계 시작 편향) 유도 명령을 연속적으로 구현할 수 있다.The major feature of the present invention is that the deflection at each step is continuous so that the induction command can be continuously implemented (the first stage end deflection = the second stage start deflection).

연속적 시변 편향 생성을 통해 유도무기의 기동안정성을 높이고, 유도무기의 시간지연(명령과 실제 응답과의 시간 지연)에도 강건하며 에너지 측면에도 효율적 이다.It increases the stability of the guided weapon through continuous time-varying deflection generation, and is robust against the guided weapon's time delay (time delay between command and actual response) and energy-efficient.

도 4는 지대지 교전 상황에서의 유도 발사체와 표적을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an inductive projectile and a target in a ground-to-ground engagement situation.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법은 지대지 교전상황에 대하여 등속도로 이동하는 표적에 대해서 2차원 평면상에서의 교전 기하학을 고려한다. 여기서 M은 유도탄, T는 표적, r은 상대거리이다. 여기서 받음각은 매우 작아 무시 가능하다고 가정한다.As shown in FIG. 4, an apparatus and method for controlling collision angle using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention considers an engagement geometry on a two-dimensional plane for a target moving at a constant speed with respect to a ground-to-ground engaging situation. Where M is the missile, T is the target, and r is the relative distance. Here, it is assumed that the angle of attack is very small and negligible.

극 좌표계(polar coordinate system)에서의 비선형 지배방정식(governing equation)을 수학식 1을 이용하여 구현할 수 있다.A nonlinear governing equation in a polar coordinate system can be implemented using Equation (1).

Figure 112018072010845-pat00001
Figure 112018072010845-pat00001

여기서, VM은 유도탄 속도, VT는 표적 속도, aM은 속도벡터와 수직한 유도탄 기동가속도, σ는 지향각(Look angle), λ는 시선각(Line of sight), γ는 유도탄 비행경로각(Flight path angle), β는 표적 이동경로각이다.Where V M is the velocity of the missile, V T is the target velocity, a M is the acceleration of the missile propulsion perpendicular to the velocity vector, σ is the look angle, λ is the line of sight, Flight path angle, β is the target travel angle.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법의 가속도 계산 로직을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating acceleration calculation logic of the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법은 시변 편향 비례항법 유도 TVBPNG(Time Varying Biased Propotional Navigation Guidance)를 적용하며, 도 5는 목표 충돌각 조건을 충족시키기 위한 편향(Bias)을 생성하는 방법을 설명한다. 도 6은 교전조건에 따라 가속도 제한 및 지향각이 유도탄의 FOV 제한을 넘지 않고 요격이 가능한지 여부 등을 확인하여 충돌각을 조정하는 절차를 나타낸다.The apparatus and method for controlling the collision angle using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention apply time-varying biased propotional navigation guidance (TVBPNG) (Bias) < / RTI > FIG. 6 shows a procedure for adjusting the collision angle by confirming whether the acceleration limit and the steering angle can be intercepted without exceeding the FOV limit of the guided vehicle according to the engaging condition.

가속도 명령 생성부(400)는 비례항법에 편향(Bias)을 더한 형태의 가속도를 도출하며, 수학식 2를 이용하여 구현할 수 있다.The acceleration command generator 400 derives the acceleration in the form of a bias plus a proportional navigation, and can be implemented using Equation (2).

Figure 112018072010845-pat00002
Figure 112018072010845-pat00002

여기서, N은 비례 항법 계수, VM은 유도탄 속도, aM은 유도 발사체의 가속도, λ는 시선각(Line of sight),

Figure 112018072010845-pat00003
는 시선 각속도, b는 편향(Bias)이다. Where N is the proportional navigation coefficient, V M is the speed of the missile, a M is the acceleration of the projectile, λ is the line of sight,
Figure 112018072010845-pat00003
Is the visual angular velocity, and b is the bias (Bias).

목표 충돌각 제어부(100)는 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각을 제어한다. The target collision angle controller 100 controls the target collision angle up to the target interception before the emission of the inductive projectile.

목표 충돌각 제어부(100)는 목표 충돌각 결정부(110), 편향 적분치 계산부(130)를 포함한다.The target collision angle control unit 100 includes a target collision angle determination unit 110 and a deflection integration value calculation unit 130. [

편향 적분치 계산부(130)는 상기 목표 충돌각을 적용하여 상기 유도 발사체가 발사되어 상기 표적 요격까지 걸리는 시간 동안의 편향의 적분치(Bref)를 미리 계산한다.The deflection integration value calculator 130 previously calculates the deflection integration value B ref during the time that the inductive projectile is fired to the target interceptor by applying the target collision angle.

편향 적분치 계산부(130)는 종말 시선각과 편향(b)의 발사 시점부터 요격 시점까지 적분하여 편향의 적분치를 도출하며, 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 구현할 수 있다.The deflection integration value calculator 130 may integrate the deflection b from the time of launch of deflection b to the time of interception to derive the integrated value of deflection and may be implemented using Equations 3 and 4. [

Figure 112018072010845-pat00004
Figure 112018072010845-pat00004

여기서, VM은 유도탄 속도, VT는 표적 속도, γ는 유도탄 비행경로각(Flight path angle), λ는 시선각(Line of sight), β는 표적 이동경로각이며, 아래 첨자 f는 표적 요격시점을 의미한다. 요격시점의 표적 이동경로각은 표적의 기동이 없다는 가정하에 발사시점의 표적 이동경로각과 동일하다고 가정한다.Where V M is the velocity of the missile, V T is the target velocity, γ is the flight path angle, λ is the line of sight, β is the target travel angle, and subscript f is the target intercept Time. It is assumed that the target movement angle at the time of the intercept is the same as the target movement angle at the launch time, assuming no target activation.

종말 시점에서 이동하는 표적을 요격하기 위한 조건에서는 상기 수학식 1의 (2)식이 0이어야 하며, 수학식 3은 상기 수학식 1의 (2)식을 변형한 것이다.In the condition for intercepting the moving target at the end point, the expression (2) in the expression (1) should be 0, and the expression (3) is a modification of the expression (2) in the expression (1).

상기 수학식 3를 이용하여 종말 시선각과 편향(b)의 발사 시점부터 요격시점까지의 적분결과는 상기 수학식 4로 구현된다.Using the above equation (3), the integration result from the launching point to the intercepting point of the terminal gaze angle and the deflection (b) is implemented by Equation (4).

Figure 112018072010845-pat00005
Figure 112018072010845-pat00005

여기서, Bref는 편향의 적분치, VM은 유도탄 속도, VT는 표적 속도, γ는 유도탄 비행경로각(Flight path angle), λ는 시선각(Line of sight), β는 표적 이동경로각, N은 비례 항법 계수이며, 아래 첨자 0는 발사시점, f는 표적 요격시점을 의미한다.Where B ref is the integral of the deflection, V M is the velocity of the missile, V T is the target velocity, γ is the flight path angle, λ is the line of sight, , N is a proportional navigation coefficient, subscript 0 means launch time, and f means target intercept time.

편향 계산부(300)는 상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산한다.The deflection calculation unit 300 calculates a continuously changing deflection instantaneous value after the inductive projectile is launched.

편향의 경우 가속도 명령에 직접적으로 사용되기 때문에, 편향을 이용하여 요격 시의 충돌각을 충족시키며 동시에 비행 전체 구간에서 표적이 탐색기의 FOV내에 머물도록 해야 한다.Since deflection is used directly in the acceleration command, the deflection must be used to meet the collision angle at the time of interception while at the same time keeping the target within the FOV of the navigator throughout the flight.

먼저, 유도 발사체의 운용 전 구간(t=[0 tf])에서 탐색기의 FOV내에 머무르는 경우(0≤|σ(t)|< σmax) 편향은 수학식 5로 구현된다.First, the deflection (0? |? (T) | <? Max ) in the FOV of the explorer at the pre-operation period (t = [0 t f ]) of the inductive projectile is implemented by Equation (5).

Figure 112018072010845-pat00006
Figure 112018072010845-pat00006

여기서, b는 편향(Bias), Bref는 편향의 적분치, τ는 설계 변수이다. τ가 너무 작아서 초기 b값이 너무 크면 유도 발사체가 최대로 낼 수 있는 가속도 제한에 걸릴 수 있으므로 이를 고려하여 적절하게 τ를 선택해야 한다.Where b is the bias (Bias), B ref is the integral of the deflection, and τ is the design variable. If τ is too small and the initial b value is too large, the induced vehicle may be subject to the maximum acceleration limit, so τ should be selected appropriately in view of this.

tc=[0 tf]에서 σmax ≤|σ(tc)| 인 경우, 유도 발사체는 비행하는 동안 특정 시간에 유도탄 탐색기의 FOV한계에 도달한다. 이와 같은 경우 아래와 같이 총 3단계로 나누어서 편향 b를 정의 할 수 있으며, 수학식 6으로 구현된다.σ max ≤ | σ (t c ) at t c = [0 t f ] , The inducted projectile reaches the FOV limit of the missile searcher at a specific time during flight. In this case, deflection b can be defined by dividing into three steps in the following manner.

Figure 112018072010845-pat00007
Figure 112018072010845-pat00007

여기서, b는 편향(Bias), Bref는 편향의 적분치, N은 비례 항법 계수, VM은 유도탄 속도, aM,max는 유도 발사체의 가속도의 최대값, t1은 최대지향각 도달 시각, t2은 최대지향각 유지 종료 시각,

Figure 112018072010845-pat00008
는 시선 각속도이며 아래 첨자 0는 발사시점, f는 표적 요격시점, 1~3은 각 편향 단계를 의미한다.Here, b is a bias (Bias), B ref are integrated value of the deflection, N is a proportional navigation coefficient, V M is a guided missile speed, a M, max is the maximum value of the guided projectile acceleration, t 1 is the maximum beam angle reaches time , t 2 is the maximum orientation angle maintenance end time,
Figure 112018072010845-pat00008
Is the gaze velocity, subscript 0 is the launch point, f is the target intercept point, and 1 to 3 are the deflection phases.

a)는 유도탄이 발사되어 최대 지향각 도달 시점까지 사용하는 편향, b)는 최대 지향각을 유지하기 위한 편향이며, c)는 편향의 적분결과인 B가 표적 요격시점에 Bref에 도달하기 위한 편향이다. a)에서 b)로의 변환 시점은 유도 발사체가 발사되어 σ(t)=σmax (t1시점)가 되면 전환되며, b)에서 c)로의 전환 조건은 b3≤b2 (t2시점)이다. t1시점이 되면 b1은 b2와 같아진다. 이는 단계가 변환되는 시점에서 편향의 연속성이 유지가 되어 가속도 명령이 급격하게 변하는 현상을 억제 시키는 역할을 한다.b) is the deflection to maintain the maximum directivity angle, and c) is the deviation resulting from the integration of the deflection to reach B ref at the target intercept time. It is biased. The transition point from a) to b) is converted when σ (t) = σ max (t 1 time point), and b 3 ≤ b 2 (t 2 time point) to be. At time t 1 , b 1 becomes equal to b 2 . This maintains the continuity of the deflection at the time the stage is transformed and suppresses the sudden change of the acceleration command.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법의 목표 충돌각 결정을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart showing the determination of the target collision angle in the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

종래의 충돌각 제어 유도법칙은 목표로 하는 충돌각으로 표적을 요격하는데 가속도 제한과 탐색기 FOV의 영향을 받는다. 이를 고려하지 않으면, 유도오차가 증가 하거나, 목표 충돌각으로 요격하지 못할 수 있다. 또한, 가속도 제한으로 인해 유도탄 지향각이 FOV를 벗어나서 표적 요격자체가 불가능 할 수 있다. 즉, 목표 충돌각에 도달 가능한지 사전 계산이 필요하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법은 목표 충돌각으로 요격이 가능하고, 지향각이 FOV를 벗어날 가능성이 있다면 요격을 하기 위해 요격 가능한 충돌각으로 충돌각을 조절할 수 있다.Conventional collision angle control induction law intercepts the target with the target collision angle, which is affected by the acceleration limit and the searcher FOV. If this is not taken into consideration, the induced error may increase or the target collision angle may not be intercepted. Also, because of the acceleration limit, the target angle can be out of FOV and the target interception itself may not be possible. That is, a pre-calculation is necessary to determine whether the target collision angle can be reached. The collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention can intercept the collision angle at the target collision angle and, if there is a possibility that the directivity angle deviates from the FOV, Can be adjusted.

본 발명의 일 실시예에 따른 목표 충돌각 결정 방법은 초기 조건을 입력하는 단계(S121)에서 시작한다. 각 단계는 목표 충돌각 제어부(100)에서 시행된다.The method of determining the target collision angle according to an embodiment of the present invention starts with inputting an initial condition (S121). Each step is performed in the target collision angle controller 100.

여기서, 초기 조건은 초기 상대거리(ro), 초기 유도무기 비행경로각(γo), 초기 유도무기 지향각(σo), 초기 유도무기 시선각(λo)을 포함하며, N은 비례 항법 계수, VM은 유도탄 속도, VT는 표적 속도, aM은 유도 발사체의 가속도, β는 표적 이동경로각이다.Here, the initial conditions include the initial relative distance r o , the initial induced weapon flight path angle γ o , the initial induced weapon-directed angle σ o , and the initial induced weapon's sight angle λ o , V M is the target velocity, V T is the target velocity, a M is the acceleration of the projectile, and β is the target travel angle.

단계 S122에서 목표 충돌각을 설정하며, 구체적으로 편향 수렴 속도 조절 계수(τ), 목표 충돌각(γf)을 설정한다.In step S122, the target collision angle is set, and specifically, the deflection convergence speed control coefficient? And the target collision angle? F are set.

단계 S123에서 최대 지향각 도달 시각(t1)을 계산하며, 수학식 7을 이용하여 계산한다.In step S123, the maximum orientation angle arrival time t 1 is calculated and calculated using equation (7).

Figure 112018072010845-pat00009
Figure 112018072010845-pat00009

여기서, t1은 최대지향각 도달 시각, VM은 유도탄 속도, aM,max는 유도 발사체의 가속도의 최대값, σo는 초기 유도무기 지향각, σmax는 유도무기 지향각의 최대값이다.Here, t 1 is the maximum directing angle reaching time, V M is the guided car speed, a M, max is the maximum value of the acceleration of the guided vehicle, σ o is the initial guided weapon directing angle, and σ max is the maximum value of the guided weapon directing angle .

단계 S124에서 최대 지향각 도달 시각(t1)에서의 시선각 λ(t1)과 상대거리 r(t1)을 계산한다.The gaze angle? (T 1 ) and the relative distance r (t 1 ) at the maximum directivity reaching time t 1 are calculated in step S124.

단계 S125에서 가속도 제한 초과 여부를 확인한다. 구체적으로, 가속도 명령이 제한을 초과하는지 여부와 편향이 0으로 수렴하기에 충분한 시간이 있는지 확인한다. 편향이 없는 일반적인 비례항법의 경우 N≥3이면 초기의 시선각속도가 가장 크고 시간이 지남에 따라 0으로 수렴한다. 즉 초기의 가속 도 명령이 가장 크고 시간이 지남에 따라 가속도 명령이 작아지는 형태이다. t2시간부터의 편향은 그 크기가 작고 빠르게 0으로 수렴하기 때문에 t2시간에서의 편향이 없는 비례항법의 가속도 크기를 확인해 봄으로써 간접적으로 t2→ tf동안 가속도 제한을 초과하는지 확인이 가능하다.In step S125, it is checked whether or not the acceleration limit is exceeded. Specifically, it is checked whether the acceleration command exceeds the limit and whether there is sufficient time for the deviation to converge to zero. In the case of general proportional navigation without deflection, the initial gaze angular velocity is largest when N ≥ 3 and converges to 0 as time passes. That is, the initial acceleration command is the largest, and the acceleration command becomes smaller as time passes. Since the deflection from t 2 is small and rapidly converges to zero, it is possible to confirm whether the acceleration limit is indirectly exceeded during t 2 → t f by checking the acceleration magnitude of the proportional navigation without deflection at t 2 time Do.

단계 S126에서 편향 수렴 확인을 계산한다. 편향이 충분히 0근처로 수렴하는지 확인하기 위해서는 t2시점부터 표적 요격까지 남은 시간인 tgo를 계산하며, 수학식 8을 이용하여 계산한다.The deflection convergence confirmation is calculated in step S126. In order to ensure that the deflection is sufficiently converged to near zero, and calculates the remaining time of t go from time t 2 to the target intercept, calculated using the equation (8).

Figure 112018072010845-pat00010
Figure 112018072010845-pat00010

여기서, tgo은 t2시점부터 표적 요격까지 남은 시간, VM은 유도탄 속도, VT는 표적 속도, σmax는 유도무기 지향각의 최대값, λ(t)는 시선각, r(t)는 상대거리, N은 비례 항법 계수이며, 아래 첨자 f는 표적 요격시점을 의미한다.Here, t go is t 2 remaining time from to the target intercept point, V M is a guided missile velocity, V T is the target velocity, σ max is guided weapons oriented maximum value for each, λ (t) is a viewing angle, r (t) Is the relative distance, N is the proportional navigation coefficient, and the subscript f is the target intercept point.

단계 S127에서 목표 충돌각 충족 여부를 확인한다. tgo가 τ와 비교하여 충돌각을 조절하여 위의 절차를 재진행하거나 τ만 변경하여 위의 절차를 재진행하여 충돌각 충족 여부 확인이 가능하다.In step S127, whether or not the target collision angle is satisfied is checked. t go to the material proceeds, change only τ the above procedure by adjusting the impact angle as compared to the follow-up visit τ performed the above steps it is possible to check whether the conflicting each meeting.

단계 S128에서 목표 충돌각을 충족할 경우 목표 충돌각 γf 를 결정하며, 목표 충돌각 결정 방법은 종료된다.When the target collision angle is satisfied in step S128, the target collision angle? F is determined, and the target collision angle determination method ends.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 편향 순시치와 편향의 적분치를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing integrated values of a deflection instantaneous value and a deflection according to an embodiment of the present invention.

도 7의 (a)는 단계별 편향 순시치를 나타낸 그래프이며, 도 7의 (b)는 편향의 적분치를 나타낸 그래프이다.FIG. 7A is a graph showing the time-based deflection instantaneous values, and FIG. 7B is a graph showing the integrated value of deflection.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치 및 방법에 따른 효과를 나타낸 그래프이다.FIGS. 8 to 10 are graphs showing effects of the collision angle control apparatus and method using continuous time-varying deflection according to an embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 10은 제안한 유도 기법의 성능을 확인하기 위해서 2차원 평면상에서 일반적인 교전상황을 고려하였다. 사용된 유도탄 및 표적 모델은 시뮬레이션 전 구간에서 동일하며, 표적의 경우 기동이 없다고 가정하였다.FIGS. 8 to 10 illustrate general engaging situations on a two-dimensional plane in order to verify the performance of the proposed induction technique. The missile and target model used were the same throughout the simulation, assuming that the target had no maneuver.

여기서, Proposed는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수학식 6으로 변환되는 편향에 따른 결과를 나타낸 것이고, Ref는 물리적 구속조건을 이용하여 충돌각 충족 여부를 1차 적으로 계산하고, 미충족시 충돌각을 조절하는 종래의 방법에 따른 결과를 나타낸 것이다.Here, Proposed is a result according to the deviation to be converted into Equation (6) according to an embodiment of the present invention. Ref is used to firstly calculate whether the collision angle is satisfied using the physical constraint condition, The results are shown in accordance with the conventional method of adjusting the angle.

도 8을 참조하면, 지향각 제한과 가속도 제한을 충족하면서, 요구하는 충돌각으로 요격하는 것을 알 수 있다. 또한, 그래프에 나타난 바와 같이 편향(bias)이 연속적으로 생성 되는 것이 확인 가능하다.Referring to Fig. 8, it can be seen that the vehicle is intercepted at a collision angle required while satisfying the steering angle limit and the acceleration limit. It is also possible to confirm that the bias is continuously generated as shown in the graph.

도 9의 Look Angle Turning Point는 지향각을 유지하기 위해 편향이 상기 수학식 6으로 변환되는 기준 지향각으로 제안한 방법과 동일 지향각을 기준으로 하고 있음을 확인할 수 있다.The Look Angle Turning Point in FIG. 9 is based on the same orientation angle as that proposed by the reference orientation angle in which the deflection is converted to Equation (6) to maintain the orientation angle.

도 10의 (a)는 동일 충돌각 조건에서 시간지연 정도에 따른 최대 지향각의 차이를, 도 10의 (b)는 조종 에너지 차이를 보여준다.10 (a) shows the difference of the maximum directivity angle according to the time delay in the same collision angle condition, and FIG. 10 (b) shows the steering energy difference.

도 10의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 에너지 측면에서 Lag의 여부와 상관없이 유리하며, 시간지연이 클수록 기준 지향각과 실제 최대 지향각의 차이 측면에서 유리한 것을 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 10 (b), the method according to an embodiment of the present invention is advantageous in terms of energy irrespective of the presence or absence of a lag, and it is found that the larger the time delay, the better the difference between the reference orientation angle and the actual maximum directivity angle can do.

이에 따라, 지대지 교전 상황에서 충돌각 요구조건을 충족시키기 위한 유도법칙의 bias는 3가지 형태가 존재하는데, 첫번째는 초기 구간에서 가속도제한을 넘지 않으며 최대 지향각으로 유도탄의 상태를 바꿔주며 동시에 두 번째 최대 지향각 유지 구간으로 넘어갈 때 bias의 급격한 변화를 없애주는 형태의 bias이고, 두 번째는 지향각을 유지하기 위한 bias, 마지막은 충돌각 조건을 충족시키기 위한 bias이다.Therefore, there are three types of bias of the induction law to meet the collision angle requirement in the ground-to-ground engaging situation. First, the acceleration limit is not exceeded in the initial section, the state of the guided car is changed to the maximum directivity angle, The bias is a form of eliminating the abrupt change of the bias when going to the maximum directing angle maintenance interval. The second is the bias to maintain the steering angle, and the last is the bias to satisfy the collision angle condition.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims.

10: 연속적 시변 편향을 이용한 충돌각 제어 장치
100: 목표 충돌각 제어부
200: 시선 각속도 획득부
300: 편향 계산부
400: 가속도 명령 생성부10: Collision angle control device using continuous time-varying deflection
100: Target collision angle control unit
200: Eye angular velocity obtaining unit
300: deflection calculation unit
400: Acceleration command generation unit

Claims (11)

유도 발사체와 표적이 이루는 충돌각을 제어하는 충돌각 제어 장치에 있어서,
상기 유도 발사체 발사 전 상기 표적 요격 시까지의 목표 충돌각 제어를 위한 목표 충돌각 제어부; 및
상기 유도 발사체 발사 후 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하는 편향 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.An impact angle control device for controlling an impact angle between an inductive projectile and a target,
A target collision angle control unit for controlling a target collision angle up to the target interception before the emission of the inductive projectile; And
And a deflection calculation unit for calculating a deflection instantaneous value continuously changing after the induction launch vehicle is launched. 제1항에 있어서,
상기 목표 충돌각 제어부는,
상기 유도 발사체와 상기 표적이 충돌하는 시점의 목표 충돌각을 결정하는 목표 충돌각 결정부; 및
상기 목표 충돌각을 적용하여 상기 유도 발사체가 발사되어 상기 표적 요격까지 걸리는 시간 동안의 편향의 적분치를 미리 계산하는 편향 적분치 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the target collision angle control unit
A target collision angle determiner configured to determine a target collision angle at a point of time when the target is collided with the inductive projectile; And
And a deflection integration value calculation unit for calculating in advance the integrated value of the deflection during the time that the induction projectile is fired to the target interceptor by applying the target collision angle. 제2항에 있어서,
상기 목표 충돌각 결정부는,
상기 유도 발사체 발사 전 제1 요구 충돌각을 입력하는 요구 충돌각 입력부;
상기 유도 발사체의 초기 조건을 이용하여 상기 제1 요구 충돌각의 상기 목표 충돌각 도달 여부를 판단하는 도달 여부 판단부;
상기 목표 충돌각에 도달 불가능 시 상기 목표 충돌각에 도달 가능한 제2 요구 충돌각을 계산하는 재계산부; 및
계산된 상기 제2 요구 충돌각을 상기 목표 충돌각으로 설정하는 목표 충돌각 설정부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the target collision angle determining unit
A request collision angle input unit for inputting a first required collision angle before the inductive projectile is launched;
A reaching determination unit for determining whether the target collision angle of the first required collision angle is reached using the initial condition of the inductive projectile;
A recalculator for calculating a second required collision angle that can reach the target collision angle when the target collision angle is not reached; And
A target collision angle setting unit that sets the calculated second collision collision angle to the target collision angle; Wherein the collision angle control device includes: 제3항에 있어서,
상기 유도 발사체의 초기 조건은,
상기 유도 발사체의 초기 비행 경로각, 초기 지향각, 초기 시선각을 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.The method of claim 3,
The initial condition of the inductive projectile is,
An initial direction angle, and an initial gaze angle of the induction projectile. 제3항에 있어서,
상기 편향 적분치 계산부는,
상기 유도 발사체의 초기 조건과 상기 목표 충돌각 설정부에서 설정된 상기 목표 충돌각을 이용하여 계산하며, 상기 유도 발사체의 가속도에 대한 관계식의 양변을 상기 유도 발사체의 속도로 나눈 후 시간에 대해서 적분한 결과를 이용하여 상기 편향의 적분치를 계산하는 것이고,
상기 유도 발사체의 가속도에 대한 관계식은,
Figure 112018109796915-pat00021

(여기서, N은 비례 항법 계수, VM은 유도 발사체의 속도, aM은 유도 발사체의 가속도, λ는 시선각(Line of sight),
Figure 112018109796915-pat00022
는 시선 각속도, b는 편향(Bias)이다.)인 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.The method of claim 3,
Wherein the deflection-integration-
Calculating an initial condition of the inductive projectile using the target collision angle set by the target collision angle setting unit, integrating both sides of the relational expression for the acceleration of the inductive projectile with respect to time after dividing the both sides by the speed of the inductive projectile To calculate the integral value of the deflection,
The relational expression for the acceleration of the inductive projectile is:
Figure 112018109796915-pat00021

(Where N is the proportional navigation coefficient, V M is the velocity of the inductive projectile, a M is the acceleration of the inductive projectile, λ is the line of sight,
Figure 112018109796915-pat00022
Is a visual angular velocity, and b is a bias (Bias). 제5항에 있어서,
상기 편향 계산부는,
상기 편향의 적분치를 편향 적분 조건으로 설정하는 편향 조건 설정부;
상기 유도 발사체가 발사되어 최대 지향각에 도달하기 위한 제1 편향을 계산하는 제1 편향 계산부;
상기 최대 지향각을 유지하기 위한 제2 편향을 계산하는 제2 편향 계산부; 및
상기 표적 요격 시점에 상기 목표 충돌각에 도달하기 위한 제3 편향을 계산하는 제3 편향 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.6. The method of claim 5,
The deflection calculation unit may calculate,
A deflection condition setting unit that sets the integral value of the deflection as a deflection integration condition;
A first deflection calculation unit for calculating a first deflection to cause the induction projectile to be launched and reach a maximum directivity angle;
A second deflection calculation unit for calculating a second deflection for maintaining the maximum deflection angle; And
And a third deflection calculation unit for calculating a third deflection to reach the target collision angle at the target intercept time. 제6항에 있어서,
별도의 탐색기로부터 상기 유도 발사체의 시선 각속도를 획득하는 시선 각속도 획득부;를 더 포함하며,
상기 편향 계산부는,
상기 시선 각속도를 변수로 입력하여 연속적으로 변화하는 편향 순시치를 계산하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.The method according to claim 6,
And a gaze angular velocity obtaining unit for obtaining a gaze angular velocity of the induction projectile from a separate searcher,
The deflection calculation unit may calculate,
And calculates a deflection instantaneous value continuously changing by inputting the gaze angular velocity as a variable. 제7항에 있어서,
상기 제1 편향 계산부는,
상기 유도 발사체 발사 후 상기 최대 지향각 도달 시점까지의 상기 제1 편향을 계산하며,
상기 제1 편향은, 상기 시선 각속도를 제1 변수, 상기 최대 지향각 도달 시각을 제2 변수, 상기 유도 발사체의 가속도의 최대값을 제3 변수로 설정하여 계산되는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.8. The method of claim 7,
The first deflection calculation unit calculates,
Calculating the first deviation from the induction projectile emission to the point of arrival of the maximum directivity angle,
Wherein the first deflection is calculated by setting the gaze angular velocity as a first variable, the maximum directivity angle reaching time as a second variable, and the maximum value of the acceleration of the inductive projectile as a third parameter. . 제8항에 있어서,
상기 제2 편향 계산부는,
상기 시선 각속도를 이용하여 상기 최대 지향각 도달 시점 이후 상기 최대 지향각 유지 종료 시점까지의 상기 제2 편향을 계산하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the second deflection calculation unit
And calculates the second deflection from the maximum pointing angle reaching point to the maximum pointing angle holding point end point using the gaze angular velocity. 제9항에 있어서,
상기 제3 편향 계산부는,
상기 유도 발사체 발사 후 상기 연속적으로 변화하는 편향 순시치의 적분 값이 상기 편향의 적분치 도달 시점까지의 상기 제3 편향을 계산하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the third deflection calculation unit includes:
And calculates the third deviation up to a point at which the integration value of the continuously changing deflection instantaneous value after the induction projectile launches reaches the integrated value of the deflection. 제10항에 있어서,
상기 목표 충돌각 결정부는,
상기 유도 발사체의 초기 조건을 이용하여 편향 수렴 속도 조절 계수(τ)를 변경하는 조절 계수 변경부;를 더 포함하며,
상기 제3 편향 계산부는,
상기 편향 수렴 속도 조절 계수를 제4 변수로 설정하여 상기 제3 편향을 계산하는 것을 특징으로 하는 충돌각 제어 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the target collision angle determining unit
And an adjustment coefficient changing unit for changing the deflection convergence speed adjustment coefficient (tau) by using the initial condition of the inductive projectile,
Wherein the third deflection calculation unit includes:
And the third deflection is calculated by setting the deflection convergence speed control coefficient to a fourth variable.
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