KR20220134342A - Calculating method and device of engagement distance and launch time for ship to air missile - Google Patents

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KR20220134342A
KR20220134342A KR1020210039880A KR20210039880A KR20220134342A KR 20220134342 A KR20220134342 A KR 20220134342A KR 1020210039880 A KR1020210039880 A KR 1020210039880A KR 20210039880 A KR20210039880 A KR 20210039880A KR 20220134342 A KR20220134342 A KR 20220134342A
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Abstract

The present invention relates to a method for calculating an engagement range of a ship-to-air missile, comprising: a step of generating engagement situation data when a target can be shot down by a guided missile from engagement conditions including initial conditions of the target and information on the guided missile for shooting down the target; and a step of calculating an engagement performance index (J) including a terminal velocity of the guided missile and the engagement range to the target from the engagement situation data. According to the present invention, the engagement range and launch latency time can be calculated with optimal probability even without actual shooting data.

Description

함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 방법 및 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치{CALCULATING METHOD AND DEVICE OF ENGAGEMENT DISTANCE AND LAUNCH TIME FOR SHIP TO AIR MISSILE}Method for calculating the engagement distance and firing latency of a surface-to-air missile, and an apparatus for calculating the engagement distance and firing latency of a surface-to-air missile

본 발명은 함정의 방어 자산 중 함대공 유도탄의 효율성 극대화를 위한 최적 교전거리 및 발사시점을 산출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for calculating the optimal engagement distance and launch time for maximizing the efficiency of an anti-aircraft missile among defense assets of a ship.

대표적으로 함정 방어는 대함 유도탄과 같은 위협 요소에 대한 방어책으로 다층 방어 대공 방어체계를 구성하였다. 아무리 잘 구성된 방어 무기체계가 준비되어 있다고 하더라도 교전기법에 대한 연구가 없다면 이 방어 무기체계들을 효과적으로 운용할 수 없을뿐더러, 실제 전투 상황에서 혼란을 야기할 수 있는 가능성이 있다. 단일 함정에 대해 근접 방어용 대공 미사일을 이용한 대함유도탄 방어 기법 로직을 제안하는 연구(김도완. "다수 대함유도탄에 대한 함정의 방어기법 연구." 국내석사학위논문 인하대학교 대학원, 2010. 인천)와 분산 무기체계 간 교전가능성 및 교전적합성 계산 장치의 발명(특허등록번호 제10-1513102호)은 이종 방공무기체계를 활용하는 교전 통제 시스템에 관한 연구로서 무장 할당을 수행하기 위해서 교전 가능성 및 교전 적합성에 관한 것이다.Typically, ship defense consists of a multi-layer defense anti-aircraft defense system as a defense against threats such as anti-ship missiles. No matter how well-formed defense weapon systems are prepared, without research on engagement techniques, these defense weapon systems cannot be effectively operated, and there is a possibility that they may cause confusion in actual combat situations. A study proposing the logic of anti-ship missile defense technique using anti-ship missiles for close defense against a single ship (Dowan Kim. "Study on ship defense techniques against multiple anti-ship missiles." Domestic master's thesis Inha University Graduate School, 2010. Incheon) and distributed weapons The invention of the inter-system engagement possibility and engagement compatibility calculation device (Patent Registration No. 10-1513102) is a study on the engagement control system using heterogeneous air defense weapon systems. .

교전상황을 예측하는 것은 공중 교전상황 예측을 사람의 인지에 의존하거나 단순화한 모델을 이용하는데 여러 가지 공격 패턴에 따른 표적의 기동을 예측하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 발명(특허등록번호 제10-1903244호)인 공중 교전 상황 예측 방법 및 장치는 마르코프 프로세스 및 인공 신경망을 통한 표적 이동 경로 예측을 수행하고, 전장을 육각 형상의 셀 형식으로 표현하여 각 셀 중에 교전상황을 예측하여 표현하는 것이 특징이다. 대공유도무기체계의 교전계획 생성 방법 및 이를 탑재한 대공유도무기체계의 교전결정지원 시스템(특허등록번호 제10-1262243호)의 경우 공중 교전 계획을 지원해주는 발명으로써, 발사대로부터 요격체가 표적을 요격할 수 있는 요격 지점(Predicted Impact Point, PIP)을 예측하고 설정된 기준 값을 이용하여 확률적으로 요격확률을 적용하여 실제 교전을 지원해주는 역할을 한다.Predicting the engagement situation depends on human perception or uses a simplified model to predict the aerial engagement situation, and is an invention to solve the problem of difficult to predict the maneuver of the target according to various attack patterns (Patent Registration No. 10-1903244) The air engagement situation prediction method and device that is a) is characterized by predicting the target movement path through a Markov process and an artificial neural network, and expressing the battlefield in a hexagonal cell format to predict and express the engagement situation in each cell. In the case of a method for generating an engagement plan for an anti-aircraft guided weapon system and an anti-aircraft guided weapon system's engagement decision support system (Patent Registration No. 10-1262243), it is an invention that supports an aerial engagement plan. It predicts the possible intercept point (Predicted Impact Point, PIP) and supports the actual engagement by applying the interception probability probabilistically using the set reference value.

이때, 공중 교전 상황 예측 방법 및 장치는 표적의 단순화는 아니지만 주변 환경의 단순화에 의한 요격체 특성이 반영되어 있지 않다. 대공유도무기체계의 교전 계획 생성 방법은 기하학적으로 요격지점을 예측하고, 실험데이터에 의한 명중률 및 설정 기준 값을 이용하여 요격확률을 정하므로, 실제 사격 훈련의 데이터가 중요도가 높은 편이다.At this time, the air engagement situation prediction method and apparatus are not a simplification of the target, but the characteristics of the interceptor due to the simplification of the surrounding environment are not reflected. Since the method of generating the engagement plan of the anti-aircraft weapon system predicts the intercept point geometrically, and determines the interception probability using the accuracy rate and the set reference value based on the experimental data, the data from the actual shooting training is of high importance.

하지만 실제 사격훈련을 하기에는 유도탄의 경우 너무 고가이므로, 실제 사격 훈련을 많이 수행하지 못해 이 방법으로 생성하는 명중률은 신뢰도가 떨어질 수 있다.However, since guided missiles are too expensive for actual shooting training, the accuracy of the accuracy generated by this method may be lowered because actual shooting training cannot be performed much.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the above background art are intended to help the understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

한국공개특허공보 제10-2016-0000285호Korean Patent Publication No. 10-2016-0000285 일본공개특허공보 제2011-229268호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-229268

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 실제 사격 데이터 없이도 교전거리 및 발사 대기시간을 최적의 확률로 산출할 수 있는 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 방법 및 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the present invention is a method for calculating the engagement distance and launch wait time of a surface-to-air missile capable of calculating the engagement distance and the launch waiting time with an optimal probability without actual shooting data, and the surface-to-air missile An object of the present invention is to provide a device for calculating the engagement range and launch latency.

본 발명의 일 관점에 의한 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 방법은, 표적의 초기 조건 및 상기 표적을 격추시키기 위한 유도탄에 대한 정보를 포함하는 교전조건으로부터 상기 유도탄에 의해 상기 표적이 격추 가능한 경우의 교전상황 데이터를 생성하는 단계 및 상기 교전상황 데이터로부터 상기 유도탄의 종말속도와 상기 표적까지의 교전거리를 포함한 교전 성능 지표(J)를 산출하는 단계를 포함한다.In a method for calculating the engagement distance and launch latency of an anti-aircraft missile according to an aspect of the present invention, the target can be shot down by the missile from the engagement condition including information on the initial condition of the target and the missile for shooting down the target generating engagement situation data in this case, and calculating an engagement performance index (J) including the terminal velocity of the guided missile and the engagement distance to the target from the engagement situation data.

그리고, 상기 교전상황 데이터를 생성하는 단계는, 상기 교전조건에 의한 교전상황을 시뮬레이션하는 단계 및 상기 시뮬레이션에 의한 상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계를 포함한다.The generating of the engagement situation data includes simulating the engagement situation according to the engagement condition and checking whether the target is shot down by the simulation.

또한, 상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계에 의해 상기 표적이 격추되지 않는 경우 상기 교전조건을 변경하여 상기 시뮬레이션하는 단계를 수행하고, 상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계에 의해 상기 표적이 격추되는 경우 상기 교전상황 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, if the target is not shot down by the step of checking whether the target is shot down, the target is shot down by changing the engagement conditions and performing the simulation step, and checking whether the target is shot down In this case, it is characterized in that the engagement situation data is generated.

그리고, 상기 표적의 초기 조건은 상기 표적의 고도 및 속도를 포함하고, 상기 유도탄에 대한 정보는 상기 유도탄의 최대 사거리 및 최소 사거리를 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the initial condition of the target includes the altitude and speed of the target, and the information on the missile is characterized in that it includes a maximum range and a minimum range of the missile.

여기서, 상기 교전상황 데이터는 상기 유도탄에 의한 격추 가능 영역, 상기 유도탄의 종말 속도 및 상기 유도탄의 발사 후 요격까지 소요되는 교전 시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the engagement situation data is characterized in that it includes an area capable of being shot down by the missile, an end velocity of the missile, and an engagement time required from firing the missile to interception.

또한, 상기 시뮬레이션하는 단계는 상기 표적의 운동모델, 상기 유도탄의 운동모델, 상기 유도탄의 공력 및 형상에 대한 유도탄 모델, 지구 기하학을 고려하는 지구 모델과 센서 모델을 통해 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.In addition, the simulating step is characterized in that the simulation is performed through a motion model of the target, a motion model of the guided missile, a guided missile model for aerodynamics and shape of the guided missile, an earth model and a sensor model that considers earth geometry.

그리고, 상기 교전상황 데이터를 생성하는 단계는, 상기 격추 가능 영역 및 상기 유도탄 종말 속도 데이터를 결합하여, 상기 표적의 속도에 대한 상기 유도탄 종말 속도의 비를 상기 격추 가능 영역과 함께 표시한 데이터를 재생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the generating of the engagement situation data comprises combining the shotdown possible area and the missile terminal velocity data, and regenerating data indicating the ratio of the missile terminal velocity to the target velocity together with the shotdown possible region. It may further include the step of

나아가, 교전 성능 지표(J)를 산출하는 단계는, 상기 요유도탄 종말속도를 정규화(Normalize)한 값(

Figure pat00001
)과 상기 교전거리에 대한 함수를 정규화(Normalize)하여 생성한 값(
Figure pat00002
)을 이용한 하기 식에 의해 상기 교전 성능 지표(J)를 산출하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the step of calculating the engagement performance indicator (J) includes a value (Normalized) of the yaw missile end speed (
Figure pat00001
) and a value generated by normalizing the function for the engagement distance (
Figure pat00002
) is characterized in that the engagement performance index (J) is calculated by the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

(여기서,

Figure pat00004
는 하나의 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도,
Figure pat00005
는 전체 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도 중 최대값,
Figure pat00006
는 교전거리,
Figure pat00007
은 상기 교전 조건의 표적의 초기위치,
Figure pat00008
과
Figure pat00009
는 가중치)(here,
Figure pat00004
is the terminal velocity of the guided missile under one engagement condition,
Figure pat00005
is the maximum value of the terminal velocity of the guided missile under all engagement conditions,
Figure pat00006
is the engagement distance,
Figure pat00007
is the initial position of the target of the engagement condition,
Figure pat00008
class
Figure pat00009
is the weight)

그리고, 상기 교전 성능 지표(J)가 최대값(maxJ)인 교전거리(

Figure pat00010
)를 최적 교전거리로 산출하는 단계를 더 포함한다.And, the engagement distance where the engagement performance indicator (J) is the maximum value (maxJ) (
Figure pat00010
) further comprising the step of calculating the optimal engagement distance.

다음, 본 발명의 일 관점에 의한 함대공 유도탄의 발사 대기시간 산출 방법은, 상기의 함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법을 이용하며, 상기 최적 교전거리(

Figure pat00011
), 상기 교전 성능 지표(J)가 최대일 때의 상기 표적의 속도(
Figure pat00012
), 상기 교전 시간 및 상기 표적을 탐지한 탐지시점의 상기 표적까지의 거리(
Figure pat00013
)를 이용한 하기 식에 의해 산출되는 상기 표적의 탐지 시점부터 요격지점까지의 소요시간을 고려하여, 상기 유도탄의 발사 대기시간을 산출하는 것을 특징으로 한다.Next, the method for calculating the firing latency of the surface-to-air missile according to an aspect of the present invention uses the above-described method for calculating the engagement distance of the surface-to-air missile, and the optimal engagement distance (
Figure pat00011
), the speed of the target when the engagement performance indicator (J) is at its maximum (
Figure pat00012
), the engagement time and the distance to the target at the point of detection at which the target was detected (
Figure pat00013
) in consideration of the time required from the detection point of the target to the intercept point calculated by the following equation using ), it is characterized in that the firing wait time of the guided missile is calculated.

Figure pat00014
Figure pat00014

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치는, 표적의 초기 조건 및 상기 표적을 격추시키기 위한 유도탄에 대한 정보를 포함하는 교전조건으로부터 상기 유도탄에 의해 상기 표적이 격추 가능한 경우의 교전상황 데이터를 생성하는 사전 운용부 및 상기 교전상황 데이터로부터 상기 유도탄의 종말속도와 상기 표적의 교전거리를 포함한 교전 성능 지표(J)를 산출하는 실시간 운용부를 포함한다.Next, the apparatus for calculating the engagement distance and launch waiting time of the surface-to-air missile according to an aspect of the present invention, the target by the missile from the engagement condition including the initial condition of the target and information on the missile for shooting down the target It includes a pre-operation unit that generates the engagement situation data in the case of being able to shoot down, and a real-time operation unit that calculates an engagement performance index (J) including the terminal velocity of the guided missile and the engagement distance of the target from the engagement situation data.

그리고, 상기 사전 운용부는, 상기 교전조건에 의한 교전상황을 시뮬레이션하여, 상기 시뮬레이션에 의해 상기 표적이 격추되는 경우 상기 교전상황 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.And, the pre-operation unit is characterized in that by simulating the engagement situation according to the engagement condition, and generating the engagement situation data when the target is shot down by the simulation.

또한, 상기 표적의 초기 조건은 상기 표적의 고도 및 속도를 포함하고, 상기 유도탄에 대한 정보는 상기 유도탄의 최대 사거리 및 최소 사거리를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the initial condition of the target includes the altitude and speed of the target, and the information on the missile is characterized in that it includes a maximum range and a minimum range of the missile.

그리고, 상기 교전상황 데이터는 상기 유도탄에 의한 격추 가능 영역, 상기 유도탄의 종말 속도 및 상기 유도탄의 발사 후 요격까지 소요되는 교전 시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the engagement situation data is characterized in that it includes an area capable of being shot down by the missile, an end velocity of the missile, and an engagement time required from firing the missile to interception.

나아가, 상기 실시간 운용부는, 상기 유도탄 종말속도를 정규화(Normalize)한 값(

Figure pat00015
)과 상기 교전거리에 대한 함수를 정규화(Normalize)하여 생성한 값(
Figure pat00016
)을 이용한 하기 식에 의해 상기 교전 성능 지표(J)를 산출하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the real-time operation unit is a value obtained by normalizing the terminal speed of the guided missile (
Figure pat00015
) and a value generated by normalizing the function for the engagement distance (
Figure pat00016
) is characterized in that the engagement performance index (J) is calculated by the following equation.

Figure pat00017
Figure pat00017

(여기서,

Figure pat00018
는 하나의 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도,
Figure pat00019
는 전체 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도 중 최대값,
Figure pat00020
는 교전거리,
Figure pat00021
은 상기 교전 조건의 표적의 초기위치,
Figure pat00022
과
Figure pat00023
는 가중치)(here,
Figure pat00018
is the terminal velocity of the guided missile under one engagement condition,
Figure pat00019
is the maximum value of the terminal velocity of the guided missile under all engagement conditions,
Figure pat00020
is the engagement distance,
Figure pat00021
is the initial position of the target of the engagement condition,
Figure pat00022
class
Figure pat00023
is the weight)

그리고, 상기 실시간 운용부는, 상기 교전 성능 지표(J)가 최대값(maxJ)인 교전거리(

Figure pat00024
)를 최적 교전거리로 산출하는 것을 특징으로 한다.And, the real-time operation unit, the engagement distance (J) is the maximum value (maxJ)
Figure pat00024
) is calculated as the optimal engagement distance.

나아가, 상기 실시간 운용부는, 상기 최적 교전거리(

Figure pat00025
), 상기 교전 성능 지표(J)가 최대일 때의 상기 표적의 속도(
Figure pat00026
), 상기 교전 시간 및 상기 표적을 탐지한 탐지시점의 상기 표적까지의 거리(
Figure pat00027
)를 이용한 하기 식에 의해 산출되는 상기 표적의 탐지 시점부터 요격지점까지의 소요시간을 고려하여, 상기 유도탄의 발사 대기시간을 산출하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the real-time operation unit, the optimal engagement distance (
Figure pat00025
), the speed of the target when the engagement performance indicator (J) is at its maximum (
Figure pat00026
), the engagement time and the distance to the target at the point of detection at which the target was detected (
Figure pat00027
) in consideration of the time required from the detection point of the target to the intercept point calculated by the following equation using ), it is characterized in that the firing wait time of the guided missile is calculated.

Figure pat00028
Figure pat00028

함대공 유도탄의 교전 효율성을 높이기 위한 기존의 방식은 적은 양의 실제 훈련을 통하여 명중률을 확인하고 이 데이터를 기반으로 확률적으로 접근하는 방식 또는 사람의 경험 및 인지에 의존하는 경우가 많았다.Existing methods to increase the engagement efficiency of surface-to-air missiles have often depended on human experience and cognition or a probabilistic approach based on this data by checking the accuracy through a small amount of actual training.

하지만 유도탄의 경우 모델에 따라 가지는 특성이 다르고 모델의 특성이 반영되어 명중률을 산출하는 경우 연산시간이 소요되어 실시간으로 산출하기 어려움이 있다.However, in the case of guided missiles, the characteristics of each model are different, and when calculating the accuracy by reflecting the characteristics of the model, it takes time to calculate the accuracy, so it is difficult to calculate it in real time.

이러한 점을 보완하기 위해서 본 발명에서는 사전 운용부와 실시간 운용부를 따로 생성하여 사전 운용부에서는 유도탄의 모델 특성을 반영할 수 있는 시뮬레이션을 구성하여 교전 데이터베이스를 구성하고 실시간 운용부에서는 표적 탐지부에서 얻어지는 데이터와 사전 운용부에서 생성된 데이터베이스를 이용하여 보간법 및 보외법과 같은 간단 연산만을 이용하여 빠르게 결과 데이터를 산출 할 수 있다. 이는 빠르게 변하는 전장에서 실시간에 맞는 최적 교전거리 및 대기시간이 업데이트 될 수 있을 것이다.In order to supplement this point, in the present invention, the pre-operation unit and the real-time operation unit are separately created, and the pre-operation unit configures a simulation that can reflect the model characteristics of the guided missile to configure the engagement database, and in the real-time operation unit, the target detection unit obtains Result data can be quickly calculated using only simple operations such as interpolation and extrapolation using data and the database created in the pre-operation unit. In this fast-changing battlefield, the optimal engagement distance and waiting time can be updated in real time.

도 1은 본 발명이 적용되는 함정 방어 상황을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치의 산출 방식을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 사전 운용부의 시뮬레이션을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 방법을 도시한 것이다.
도 5는 6자유도 유도탄의 시뮬레이션 결과이다.
도 6은 본 발명의 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 로직을 도시한 것이다.Figure 1 shows a ship defense situation to which the present invention is applied.
2 schematically shows a calculation method of the device for calculating the engagement distance and launch waiting time of the surface-to-air missile of the present invention.
FIG. 3 shows a simulation of the pre-operation unit of FIG. 2 .
Figure 4 shows a method of calculating the engagement distance and the launch waiting time of the surface-to-air missile of the present invention.
5 is a simulation result of a 6-DOF guided missile.
6 is a diagram illustrating the logic of calculating the engagement distance and the launch latency of the surface-to-air missile of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.In describing preferred embodiments of the present invention, well-known techniques or repetitive descriptions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be reduced or omitted.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 방법 및 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치 및 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for calculating the engagement distance and launch wait time of a surface-to-air missile and an apparatus and method for calculating the engagement distance and launch wait time of a surface-to-air missile according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .

본 발명은 도 1의 그림과 같이 함정(S)의 방어 자산 중 함대공 유도탄의 효율성 극대화를 위한 최적 교전거리 산출 및 발사시점을 결정하는 알고리즘이다. 즉, 본 발명에 의해 함대공 유도탄의 교전거리의 최적 확률을 산출하고, 그에 해당하는 발사 대기시간을 계산하여 유도탄을 운용할 수 있게 하기 위한 것이다.The present invention is an algorithm for calculating the optimal engagement distance and determining the launch time for maximizing the efficiency of the surface-to-air missile among the defense assets of the ship (S) as shown in the figure of FIG. That is, it is to calculate the optimal probability of the engagement distance of the surface-to-air missile by the present invention, and calculate the launch waiting time corresponding thereto, so that the missile can be operated.

이를 위해 본 발명의 함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치는 도 2와 같이 사전 운용부와 실시간 운용부 및 표적 탐지부를 포함한다.To this end, the apparatus for calculating the engagement distance and launch latency of the surface-to-air missile of the present invention includes a pre-operation unit, a real-time operation unit, and a target detection unit as shown in FIG. 2 .

사전 운용부의 경우 도 3처럼 구성된 유도탄 시뮬레이션을 반복 수행하여 교전조건 및 결과, 발사 후 요격까지의 소요시간을 데이터베이스로 생성하고, 실시간 운용부에서는 표적을 탐지한 데이터와 사전 운용부에서 생성한 데이터베이스를 이용하여 최적 교전 성능 지표를 통한 최적 교전거리 및 발사 시점을 산출할 수 있다.In the case of the pre-operation unit, the guided missile simulation configured as shown in Fig. 3 is repeatedly performed to generate the engagement conditions and results, and the time required from launch to interception as a database. It can be used to calculate the optimal engagement distance and launch time through the optimal engagement performance index.

사전 운용부의 경우 도 4에서 참조되는 바와 같이 6자유도 유도탄 시뮬레이션을 반복 수행하여 교전상황 데이터를 생성한다. 즉, 조건을 반영한 시나리오에 의해 6자유도 유도탄 시뮬레이션을 수행하여 격추 여부를 확인하여, 격추된 시나리오에 대한 데이터를 결합 및 재생성하여 데이터베이스화하며, 교전조건을 변경하여 반복 수행한다.In the case of the pre-operation unit, as shown in FIG. 4 , the 6-DOF guided missile simulation is repeatedly performed to generate the engagement situation data. That is, a 6-DOF guided missile simulation is performed according to a scenario that reflects the conditions to determine whether the missile was shot down, the data about the shot down scenario is combined and regenerated into a database, and the engagement conditions are changed and repeated.

6자유도 유도탄 시뮬레이션은 표적의 운동모델, 유도탄의 운동모델, 유도탄의 공력 및 형상에 대한 유도탄 모델, 지구 기하학을 고려하는 지구 모델과 센서 모델을 고려하여 수행된다.The 6-DOF guided missile simulation is performed by considering the target's motion model, the missile's motion model, the guided missile model for the aerodynamics and shape of the guided missile, and the earth model and sensor model that considers the earth geometry.

유도탄의 최대사거리와 최소사거리를 반영하고 표적의 초기 조건(속도 등)을 변경하는 시나리오를 구성하여 표적의 초기조건에 따른 격추 가능 영역을 산출할 수 있다. 시나리오를 구성할 때 표적은 일정한 고도와 속도 그리고 동일한 방향으로 진행한다고 가정하고, 표적의 고도 및 속도에 따라 격추 가능 영역과 유도탄 종말 속도, 교전 시간을 산출한다.It is possible to calculate the shooting range according to the initial condition of the target by constructing a scenario that reflects the maximum and minimum range of the guided missile and changes the initial condition (speed, etc.) of the target. When constructing the scenario, it is assumed that the target is traveling at a constant altitude and speed and in the same direction, and according to the altitude and speed of the target, the shootable area, the speed of the guided missile end, and the engagement time are calculated.

이 중에 격추 가능 영역과 유도탄 종말 속도 두 데이터를 결합한 새로운 데이터를 도 5와 같이 표적 속도에 대한 유도탄 종말 속도의 비를 격추 가능 영역에 같이 표시 할 수 있도록 데이터를 재생성하여 데이터베이스를 구성한다. 사전 운용부의 데이터베이스는 모든 영역에서 데이터를 생성하기에는 너무 오랜 시간이 걸리므로, 유도탄의 운용 범위에 맞는 영역 사이즈를 감안하여 데이터베이스를 생성한다.Among them, the database is constructed by regenerating data so that the ratio of the missile end velocity to the target velocity can be displayed together in the shootable region as shown in FIG. Since the database of the pre-operational unit takes too long to generate data in all areas, the database is created in consideration of the size of the area suitable for the operation range of the guided missile.

다음, 실시간 운용부에서는 도 2 및 도 6에서 참조되는 바와 같이 사전 운용부에서 생성한 데이터베이스와 표적 탐지부에서 얻어지는 표적 탐지 데이터를 이용하여 최적 교전 성능 지표를 통하여 최적 교전거리를 산출하고 이에 따른 발사시점을 산출한다. 최적 교전 성능 지표(J)는 다음 수학식 1과 같이 유도탄의 요격률(

Figure pat00029
)과 함정의 위협도(
Figure pat00030
)에 관한 식으로 구성할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 2 and 6, the real-time operation unit calculates the optimal engagement distance through the optimal engagement performance index using the database generated by the pre-operation unit and the target detection data obtained from the target detection unit, and launches accordingly calculate the time point. The optimal engagement performance index (J) is the intercept rate (
Figure pat00029
) and the threat of the trap (
Figure pat00030
) can be constructed in the following way.

Figure pat00031
Figure pat00031

최적 교전 성능 지표(J)는 요격률(

Figure pat00032
)을 대체하는 유도탄 종말속도를 정규화(Normalize)한 값(
Figure pat00033
)과 함정의 함정 위협도(
Figure pat00034
)를 대체하는 거리에 대한 함수를 정규화(Normalize)하여 생성한 값(
Figure pat00035
)을 이용하여 수학식 2와 같이 구성된다.The optimal engagement performance indicator (J) is the interception rate (
Figure pat00032
) is the normalized value (
Figure pat00033
) and the trap's trap threat (
Figure pat00034
) generated by normalizing the function for the distance replacing the value (
Figure pat00035
) using Equation (2).

여기서, 교전 성능 지표 중 명중률을 대체하기 위한 유도탄 종말속도의 정규화한 값을 이용 시 거리에 따른 몬테카를로 시뮬레이션에서 얻어지는 값과 비교해야 한다.Here, when using the normalized value of the guided missile terminal velocity to replace the accuracy among the engagement performance indicators, it should be compared with the value obtained from the Monte Carlo simulation according to the distance.

Figure pat00036
Figure pat00036

Figure pat00037
는 유도탄 시뮬레이션으로 얻어지는 하나의 데이터에서 한 영역에서의 유도탄의 종말속도를 의미하며,
Figure pat00038
는 하나의 데이터 내에서 전체 영역의 유도탄 종말속도 중 최대값을 의미한다.
Figure pat00039
는 함정으로부터 요격지점까지의 거리를 의미하고
Figure pat00040
은 시나리오의 표적의 첫 초기위치를 의미한다.
Figure pat00037
is the terminal velocity of the missile in one area in one data obtained from the missile simulation,
Figure pat00038
is the maximum value among the terminal velocity of the guided missile in the entire area in one data.
Figure pat00039
is the distance from the ship to the intercept point
Figure pat00040
is the initial initial position of the target in the scenario.

그리고,

Figure pat00041
과
Figure pat00042
를 통하여 사용자에 따라 최적 교전 성능 지표의 선호도를 분배할 수 있도록 가중치(Weight)를 부여할 수 있도록 한다.and,
Figure pat00041
class
Figure pat00042
Through this, a weight can be assigned to distribute the preference of the optimal engagement performance index according to users.

이상과 같이 위의 교전 성능 지표를 최대화하는 위치를 산출하면 그 시점에서의 최적 교전거리(

Figure pat00043
)를 산출 할 수 있다. 발사 대기시간의 경우 사전 운용부에서 저장되었던 교전 소요시간 즉, 함정으로부터 요격지점까지 소요시간과 하나의 데이터에서는 동일한 표적 속도와 동일고도를 가정하여 생성하였으므로
Figure pat00044
, (
Figure pat00045
는 탐지시점의 표적까지의 거리,
Figure pat00046
은 표적의 속력)식을 이용하여 표적의 탐지 시점부터 요격지점까지의 소요시간을 이용하여 발사 대기시간을 산출한다. 데이터 영역 내에 존재하지 않은 탐지 데이터가 존재하는 경우 가장 가까운 데이터 2개의 영역에서 보간법(Interpolation)과 보외법(Extrapolation)을 이용하여 최적 교전거리 및 발사 대기시간을 산출한다.As described above, if the position that maximizes the above engagement performance index is calculated, the optimal engagement distance (
Figure pat00043
) can be calculated. In the case of the launch waiting time, the time required for engagement, that is, the time from the ship to the intercept point, and the one data were generated assuming the same target speed and the same altitude, which was stored in the pre-operation department.
Figure pat00044
, (
Figure pat00045
is the distance from the detection point to the target,
Figure pat00046
Calculates the launch waiting time using the time required from the detection point of the target to the intercept point using the target speed) equation. If there is detection data that does not exist in the data area, the optimal engagement distance and launch latency are calculated using interpolation and extrapolation in the two areas of the closest data.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.The present invention as described above has been described with reference to the illustrated drawings, but it is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should be said to belong to the claims of the present invention, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims.

Claims (17)

표적의 초기 조건 및 상기 표적을 격추시키기 위한 유도탄에 대한 정보를 포함하는 교전조건으로부터 상기 유도탄에 의해 상기 표적이 격추 가능한 경우의 교전상황 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 유도탄의 종말속도와 상기 표적까지의 교전거리를 포함한 상기 교전상황 데이터로부터 교전 성능 지표(J)를 산출하는 단계를 포함하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.generating engagement situation data when the target is capable of being shot down by the missile from the initial condition of the target and the engagement condition including information on the missile for shooting down the target; and
Comprising the step of calculating an engagement performance index (J) from the engagement situation data including the terminal velocity of the missile and the engagement distance to the target,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 1에 있어서,
상기 교전상황 데이터를 생성하는 단계는,
상기 교전조건에 의한 교전상황을 시뮬레이션하는 단계; 및
상기 시뮬레이션에 의한 상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계를 포함하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.The method according to claim 1,
The step of generating the engagement situation data includes:
simulating an engagement situation according to the engagement condition; and
Including the step of checking whether the target is shot down by the simulation,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 2에 있어서,
상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계에 의해 상기 표적이 격추되지 않는 경우 상기 교전조건을 변경하여 상기 시뮬레이션하는 단계를 수행하고,
상기 표적의 격추 여부를 확인하는 단계에 의해 상기 표적이 격추되는 경우 상기 교전상황 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.3. The method according to claim 2,
If the target is not shot down by the step of checking whether the target is shot down, changing the engagement condition and performing the simulation;
Characterized in generating the engagement situation data when the target is shot down by checking whether the target is shot down,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 3에 있어서,
상기 표적의 초기 조건은 상기 표적의 고도 및 속도를 포함하고, 상기 유도탄에 대한 정보는 상기 유도탄의 최대 사거리 및 최소 사거리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.4. The method of claim 3,
The initial condition of the target includes the altitude and speed of the target, and the information on the missile comprises a maximum range and a minimum range of the missile,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 4에 있어서,
상기 교전상황 데이터는 상기 유도탄에 의한 격추 가능 영역, 상기 유도탄의 종말 속도 및 상기 유도탄의 발사 후 요격까지 소요되는 교전 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.5. The method according to claim 4,
The engagement situation data is characterized in that it includes an area capable of being shot down by the missile, an end velocity of the missile, and an engagement time required to intercept after the missile is fired,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 5에 있어서,
상기 시뮬레이션하는 단계는 상기 표적의 운동모델, 상기 유도탄의 운동모델, 상기 유도탄의 공력 및 형상에 대한 유도탄 모델, 지구 기하학을 고려하는 지구 모델과 센서 모델을 통해 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.6. The method of claim 5,
The simulating step is characterized in that the simulation is performed through a motion model of the target, a motion model of the guided missile, a guided missile model for aerodynamics and shape of the guided missile, an earth model and a sensor model that considers earth geometry,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 5에 있어서,
상기 교전상황 데이터를 생성하는 단계는,
상기 격추 가능 영역 및 상기 유도탄 종말 속도 데이터를 결합하여, 상기 표적의 속도에 대한 상기 유도탄 종말 속도의 비를 상기 격추 가능 영역과 함께 표시한 데이터를 재생성하는 단계를 더 포함하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.6. The method of claim 5,
The step of generating the engagement situation data includes:
The method further comprising the step of combining the shootable area and the missile terminal velocity data to regenerate data indicating a ratio of the missile terminal velocity to the target velocity together with the shootable area,
A method of calculating the engagement distance of a surface-to-air missile. 청구항 5에 있어서,
교전 성능 지표(J)를 산출하는 단계는,
상기 유도탄 종말속도를 정규화(Normalize)한 값(
Figure pat00047
)과 상기 교전거리에 대한 함수를 정규화(Normalize)하여 생성한 값(
Figure pat00048
)을 이용한 하기 식에 의해 상기 교전 성능 지표(J)를 산출하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.
Figure pat00049

(여기서,
Figure pat00050
는 하나의 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도,
Figure pat00051
는 전체 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도 중 최대값,
Figure pat00052
는 교전거리,
Figure pat00053
은 상기 교전 조건의 표적의 초기위치,
Figure pat00054
과
Figure pat00055
는 가중치)6. The method of claim 5,
The step of calculating the engagement performance index (J) is:
The value obtained by normalizing the terminal velocity of the guided missile (
Figure pat00047
) and a value generated by normalizing the function for the engagement distance (
Figure pat00048
) characterized in that the engagement performance index (J) is calculated by the following formula using
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles.
Figure pat00049

(here,
Figure pat00050
is the terminal velocity of the guided missile under one engagement condition,
Figure pat00051
is the maximum value of the terminal velocity of the guided missile under all engagement conditions,
Figure pat00052
is the engagement distance,
Figure pat00053
is the initial position of the target of the engagement condition,
Figure pat00054
class
Figure pat00055
is the weight) 청구항 8에 있어서,
상기 교전 성능 지표(J)가 최대값(maxJ)인 교전거리(
Figure pat00056
)를 최적 교전거리로 산출하는 단계를 더 포함하는,
함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법.9. The method of claim 8,
The engagement distance where the engagement performance indicator (J) is the maximum value (maxJ) (
Figure pat00056
) further comprising the step of calculating the optimal engagement distance,
Method of calculating the engagement distance of surface-to-air missiles. 청구항 9의 함대공 유도탄의 교전거리 산출 방법을 이용하며,
상기 최적 교전거리(
Figure pat00057
), 상기 교전 성능 지표(J)가 최대일 때의 상기 표적의 속도(
Figure pat00058
), 상기 교전 시간 및 상기 표적을 탐지한 탐지시점의 상기 표적까지의 거리(
Figure pat00059
)를 이용한 하기 식에 의해 산출되는 상기 표적의 탐지 시점부터 요격지점까지의 소요시간을 고려하여, 상기 유도탄의 발사 대기시간을 산출하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 발사 대기시간 산출 방법.
Figure pat00060
Using the method of calculating the engagement distance of the surface-to-air missile of claim 9,
The optimal engagement distance (
Figure pat00057
), the speed of the target when the engagement performance indicator (J) is at its maximum (
Figure pat00058
), the engagement time and the distance to the target at the point of detection at which the target was detected (
Figure pat00059
) in consideration of the time required from the detection point of the target to the intercept point calculated by the following formula using the
A method of calculating the firing latency of a surface-to-air missile.
Figure pat00060
 표적의 초기 조건 및 상기 표적을 격추시키기 위한 유도탄에 대한 정보를 포함하는 교전조건으로부터 상기 유도탄에 의해 상기 표적이 격추 가능한 경우의 교전상황 데이터를 생성하는 사전 운용부; 및
상기 교전상황 데이터로부터 상기 유도탄의 종말속도와 상기 표적까지의 교전거리를 포함한 상기 교전상황 데이터로부터 교전 성능 지표(J)를 산출하는 실시간 운용부를 포함하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.a pre-operation unit for generating engagement situation data when the target can be shot down by the missile from the initial condition of the target and the engagement condition including information on the missile for shooting down the target; and
A real-time operation unit for calculating an engagement performance indicator (J) from the engagement situation data including the end speed of the guided missile and the engagement distance to the target from the engagement situation data,
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile. 청구항 11에 있어서,
상기 사전 운용부는,
상기 교전조건에 의한 교전상황을 시뮬레이션하여, 상기 시뮬레이션에 의해 상기 표적이 격추되는 경우 상기 교전상황 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.12. The method of claim 11,
The pre-operation unit,
It is characterized in that by simulating the engagement situation by the engagement condition, and generating the engagement situation data when the target is shot down by the simulation,
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile. 청구항 12에 있어서,
상기 표적의 초기 조건은 상기 표적의 고도 및 속도를 포함하고, 상기 유도탄에 대한 정보는 상기 유도탄의 최대 사거리 및 최소 사거리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.13. The method of claim 12,
The initial condition of the target includes the altitude and speed of the target, and the information on the missile comprises a maximum range and a minimum range of the missile,
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile. 청구항 13에 있어서,
상기 교전상황 데이터는 상기 유도탄에 의한 격추 가능 영역, 상기 유도탄의 종말 속도 및 상기 유도탄의 발사 후 요격까지 소요되는 교전 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.14. The method of claim 13,
The engagement situation data is characterized in that it includes an area capable of being shot down by the missile, an end velocity of the missile, and an engagement time required to intercept after the missile is fired,
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile. 청구항 14에 있어서,
상기 실시간 운용부는,
상기 유도탄 종말속도를 정규화(Normalize)한 값(
Figure pat00061
)과 상기 교전거리에 대한 함수를 정규화(Normalize)하여 생성한 값(
Figure pat00062
)을 이용한 하기 식에 의해 상기 교전 성능 지표(J)를 산출하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.
Figure pat00063

(여기서,
Figure pat00064
는 하나의 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도,
Figure pat00065
는 전체 교전 조건에서의 상기 유도탄 종말속도 중 최대값,
Figure pat00066
는 교전거리,
Figure pat00067
은 상기 교전 조건의 표적의 초기위치,
Figure pat00068
과
Figure pat00069
는 가중치)15. The method of claim 14,
The real-time operation unit,
The value obtained by normalizing the terminal velocity of the guided missile (
Figure pat00061
) and a value generated by normalizing the function for the engagement distance (
Figure pat00062
) characterized in that the engagement performance index (J) is calculated by the following formula using
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile.
Figure pat00063

(here,
Figure pat00064
is the terminal velocity of the guided missile under one engagement condition,
Figure pat00065
is the maximum value of the terminal velocity of the guided missile under all engagement conditions,
Figure pat00066
is the engagement distance,
Figure pat00067
is the initial position of the target of the engagement condition,
Figure pat00068
class
Figure pat00069
is the weight) 청구항 15에 있어서,
상기 실시간 운용부는,
상기 교전 성능 지표(J)가 최대값(maxJ)인 교전거리(
Figure pat00070
)를 최적 교전거리로 산출하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.16. The method of claim 15,
The real-time operation unit,
The engagement distance where the engagement performance indicator (J) is the maximum value (maxJ) (
Figure pat00070
) characterized in that it is calculated as the optimal engagement distance,
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile. 청구항 16에 있어서,
상기 실시간 운용부는,
상기 최적 교전거리(
Figure pat00071
), 상기 교전 성능 지표(J)가 최대일 때의 상기 표적의 속도(
Figure pat00072
), 상기 교전 시간 및 상기 표적을 탐지한 탐지시점의 상기 표적까지의 거리(
Figure pat00073
)를 이용한 하기 식에 의해 산출되는 상기 표적의 탐지 시점부터 요격지점까지의 소요시간을 고려하여, 상기 유도탄의 발사 대기시간을 산출하는 것을 특징으로 하는,
함대공 유도탄의 교전거리 및 발사 대기시간 산출 장치.
Figure pat00074
17. The method of claim 16,
The real-time operation unit,
The optimal engagement distance (
Figure pat00071
), the speed of the target when the engagement performance indicator (J) is at its maximum (
Figure pat00072
), the engagement time and the distance to the target at the point of detection at which the target was detected (
Figure pat00073
) in consideration of the time required from the detection point of the target to the intercept point calculated by the following formula using the
A device for calculating the engagement distance and firing latency of an anti-aircraft missile.
Figure pat00074
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