This paper studies the problem of tracking a re-entry vehicle (RV) in order to predict its impact point on the ground. Re-entry target dynamics combined with super-high speed has a complex non-linearity due to ballistic coefficient variations. However, it is difficult to construct a database for the ballistic coefficient of a unknown vehicle for a wide range of variations, thus the reliability of target tracking performance cannot be guaranteed if accurate ballistic coefficient estimation is not achieved. Various techniques for ballistic coefficient estimation have been previously proposed, but limitations exist for the estimation of non-linear parts accurately without obtaining prior information. In this paper we propose the ballistic coefficient ${\beta}$ model-based interacting multiple model-extended Kalman filter (${\beta}$-IMM-EKF) for precise tracking of an RV. To evaluate the performance, other ballistic coefficient model based filters, which are gamma augmented filter, gamma bootstrapped filter were compared and assessed with the proposed ${\beta}$-IMM-EKF for precise tracking of an RV.
제2차 세계대전 중에 최초의 탄도미사일인 V-2가 등장한 이후 발전하는 과학기술에 힘입어 미사일의 사거리, 정밀도 등이 비약적으로 향상됨에 따라 탄도미사일의 위협은 나날이 커지고 있다. 미국은 탄도미사일의 위협으로부터 자국 및 동맹국을 보호하기 위해 탄도미사일 방어체계(BMDS, Ballistic Missile Defense System)를 운용하고 있다. 센서에 의해 탐지된 탄도미사일은 요격 체계의 종류에 따라 부스트단계(Boost phase), 중간단계(Midcourse phase), 종말단계(Terminal phase) 등에서 요격하게 되며, THAAD(Terminal High Altitude Area Defense)는 고고도 종말단계에서 요격하는 체계이다. 본 논문에서는 미국의 탄도미사일 방어체계의 개념에 대해 간략히 설명하고, 그 중 THAAD의 운용 및 기술적 특징에 대해 집중적으로 조사하여 정리하였다.
International journal of advanced smart convergence
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제12권2호
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pp.117-126
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2023
To improve the overall performance and realism of your game, it is important to calculate the trajectory of a projectile accurately and quickly. One way to increase realism is to use a ballistic model that takes into account factors such as air resistance, density, and wind when calculating a projectile's trajectory. However, the more these factors are taken into account, the more computationally time-consuming and expensive it becomes, creating a trade-off between overall performance and efficiency. Therefore, we present an optimal solution to find a balance between ballistic model accuracy and computation time. We perform ballistic calculations using numerical methods such as Euler, Velocity Verlet, RK2, RK4, and Akima interpolation, and measure and compare the computation time, memory usage (RSS, Resident Set Size), and accuracy of each method. We show developers how to implement more accurate and efficient ballistic models and help them choose the right computational method for their numerical applications.
Impact resistance and weight are important features for ballistic materials. Kevlar fibres are the most widely reinforcement for military and civil systems due to its excellent impact resistance and high strength-to-weight ratio. Kevlar fibres or spectra fiber composites are used for designing personal body armour to avoid perforation. In this study, the ballistic impact behaviour of Kevlar/filled epoxy matrix is investigated. Three different fillers, nanoclay, nanocalcite and nanocarbon, were used in order to increase the ballistic impact performance of Kevlar-epoxy composite at lower weight. The filler, nanoclay and nanocalcite, content employed was 1 wt.% and 2 of the epoxy resin-hardener mixture while the nanocarbon were dispersed into the epoxy system in a 0.5%, 1% and 2% ratio in weight relating to the epoxy matrix. Specimens were produced by a hand lay-up process. The results obtained from ballistic impact experiments were discussed in terms of damage and perforation. The experimental tests revealed a number of damage mechanisms for composite laminated plates. In the ballistic impact test, it was observed whether the target was perforated completely penetrated at the back or not. The presence of small amounts of nanoclay and nanocalcite dispersed into the epoxy system improved the impact properties of the Kevlar/epoxy composites. The laminates manufactured with epoxy resin filled by 1 wt.% of nanoclay and 2 wt% nanocalcite showed the best performance in terms of ballistic performance. The addition of nanocarbon reduced ballistic performance of Kevlar-epoxy composites when compared the results obtained for laminates with 0% nanoparticles concentration.
Ballistic Range는 오래전부터 짧은 시간에 극도의 고압상태를 만들어낼 수 있기 때문에 고속 충격역학, 발사체 공기역학, 새로운 재료의 생성과 같은 다양한 공학 분야에서 사용되어왔다. 2단 경 가스총은 가장 넓게 사용되어지고 있다. 현재의 실험적 연구는 발사체 가상실험을 쉽게 수행할 수 있는 새로운 타입의 Ballistic Range를 개발하기 위해 진행되어져왔다. Ballistic Range은 고압튜브, 피스톤, 펌프튜브, 충격튜브, 발사튜브로 구성된다. 펌프튜브와 발사튜브사이에 충격튜브의 삽입의 효과는 조사중이다. 실험은 발사체 속도의 다양한 변수들의 의존성을 찾기 위해 수행되었다. 고압튜브압력, 격막파열압력, 발사체질량은 다양한 발사체 속도를 얻기 위해 변화를 주었다. 저자의 이론적 연구를 통해 얻는 결과값과 실험적 결과값을 비교해보기로 한다.
It is required to have the capability to predict the impact point of the ballistic target in order to assign the firing unit with high engagement possibility for the interception in the ballistic target defense systems. In this paper, a novel method is proposed to predict the impact point of the ballistic target using a flight phase discrimination algorithm given the insufficient measurements on the partial trajectory. The flight of a ballistic target is composed of a boost phase and a ballistic phase with different dynamics. The flight phase is discriminated by using the normalized innovation distance between measurements and a priori estimated measurements. The threshold and tolerance in the flight phase discrimination are determined from the probabilistic characteristics of the estimation error. Monte Carlo simulations are performed to verify the proposed method.
In order to investigate the fracture behaviors(penetration modes) and resistance to penetration during ballistic impact of surface hardening treated Aluminum, Titanium alloy laminates, ballistic tests were conducted. In this paper, Anodized Al 5083-H131 alloy laminates and nitrified Ti (Gr.2) alloy laminates were used to achieve higher surface hardness. Surface hardness test were conducted using a Micro victor's hardness tester and thickness of surface hardening treated specimens was measured by video microscope. Resistance to penetration is determined by the protection ballistic limit($V_50$), a statistical velocity with 50% probability far complete penetration. Fracture behaviors and ballistic tolerance, described by penetration modes, are respectfully observed at and above ballistic limit velocities, as a result of $V_50$ test and Projectile Through Plates (PTP) test methods. PTP tests were conducted with $0^{\circ}$ obliquity at room temperature using 5.56mm ball projectile. $V_50$ tests with $0^{\circ}$ obliquity at room temperature were conducted with projectiles that were able to achieve near or complete penetration during PTP tests.
This paper provides an empirical assessment of the development of North Korea's Anti-Ship Ballistic Missile (ASBM), and its influence on South Korea's maritime strategy. While research studies on North Korea's ballistic-missile capabilities and South Korea's ballistic-missile defense systems are proliferating, less analytical attention has been given to the way that the strengthening of North Korea's ballistic-missile capacities presents a critical threat to the ROK's navy and lines of communication. The authors of this paper identify the continuing development of unique ASBM capabilities by China and Iran, and determine that such processes are mutually interactive and in accordance with threat perceptions; furthermore, North Korea can enact the same process by learning lessons from these nations. The findings of this paper provide an implication for the formulation of South Korea's maritime strategy and the related assets in consideration of the ASBM as a future threat.
The ballistic range has long been employed in a variety of engineering fields such as high-velocity impact engineering, projectile aerodynamics, creation of new materials, etc, since it can create an extremely high-pressure state in very short time. Of many different types of ballistic ranges developed to date, two-stage light gas gun is being employed most extensively. In the present study, a theoretical work has been made to develop a new type of ballistic range which can easily simulate a flying projectile. The present ballistic range consists of high-pressure tube, piston, pump tube, shock tube and launch tube. The effect of adding a shock tube in between the pump tube and launch tube is investigated. This improvement is identified as the reduction in pressures in the high pressure tube and pump tube while maintaining the projectile velocity. Equations of motions of piston and projectile are solved using Runge-Kutta methods. Dependence of projectile velocity on various design factors such as high pressure tube pressure, piston mass, projectile mass, area ratio of pump tube to launch tube and type of driver gas in the pump tube are also analyzed. Effect of various gas combinations is also investigated. Calculations show that projectile velocities of the order 8 km/sec could be achieved with the present ballistic range.
In order to investigate the effect of surface treatment in Aluminium alloy and Titanium alloy which are used to armor material during ballistic impact, a ballistic testing was conducted. Anodizing was used to achieve higher surface hardness of Aluminium alloy and Iron plating in PVD(Physical Vapor Deposition) method was used to achieve higher surface hardness of Titanium alloy. Surface hardness test were conducted using a Micro victor's hardness tester. Ballistic resistance of these materials was measured by protection ballistic limit(V-50), a statical velocity with 50% probability penetration. Fracture behaviors and ballistic tolerance, described by penetration modes, are respectfully observed from the results of V-50 test and Projectile Through Plates (PTP) test at velocities greater than V-50. PTP tests were conducted with 0$^{\circ}$obliquity at room temperature using 5.56mm ball projectile. V-50 tests were conducted with 0$^{\circ}$obliquity at room temperature with projectiles that were able to achieve near or complete penetration during PTP tests. Surface hardness, resistance to penetration. and penetration modes of surface treated alloy laminates are compared to those of surface non-treated alloy laminates. A high speed photography was used to analyze the dynamic perforation phenomena of the test materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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