• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.275-280
• /
• 2013

Conventional proportional navigation guidance law is not adequate for missiles with a strapdown seeker, because the strapdown seeker cannot measure line-of-sight rate directly. This paper suggests a guidance loop design method, in which the look angle, measured by the strapdown seeker directly, is controlled to deliver a missile to a target. Basically, the look angle control loop is regarded as an attitude control loop. By using the proposed method, it is possible to shape the midcourse trajectory by choosing the reference look angle properly. The look angle control loop can robustly maintain target lock-on against disturbances because the target is always captured in the field of view of the seeker. The performance of the proposed method is verified via 6-DOF simulations of a true short range tactical missile model.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.221-227
• /
• 2010

일반적인 전술유도탄에서 표적획득 센서로 사용되는 김발형 탐색기(Gimballed Seeker) 는 탐색기의 표적획득부가 유도탄의 동체운동과는 독립적으로 관성좌표계 상에서 표적을 지향하게 하여 비례항법 유도명령 생성에 필요한 유도탄/표적간의 시선 각속도 정보를 직접 제공한다. 반면 최근에는 탐색기 전체가 유도탄 동체에 고정됨으로써 정비보수 용이, 고장수리 감소, 단가감소 측면 등에서 유리한 동체고정 탐색기(Strapdown Seeker)에 대한 연구가 부분적으로 수행되고 있다. 그런데 동체고정 탐색기에서는 비례항법에 필요한 시선각속도가 직접주어지지 않고 탐색기 영상 평면에 맺힌 표적영상으로부터 유도명령생성에 필요한 정보를 추출하여야 한다. 본 연구에서는 먼저 스트랩다운 탐색기로부터 주어지는 표적정보를 바탕으로 언센티드 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF)를 적용하여 유도탄과 표적간의 상대운동을 추정한다. 추정된 상대운동 정보를 이용하여 유도명령을 생성하고 유도탄과 표적간의 조우운동을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제8권1호
• /
• pp.190-196
• /
• 2013

This paper proposes a new guidance law, which considers the Field of View (FOV) of the seeker when a missile has a strapdown seeker mounted instead of a gimbal seeker. When a strapdown seeker, which has a narrow FOV, is used for tracking a target, the FOV of the seeker is an important consideration for guidance performance metrics such as miss distance. We propose a new guidance law called hybrid guidance (HG) to address the shortcomings of conventional guidance laws such as proportional navigation guidance (PNG), which cannot maintain lock-on conditions against high speed targets due to the narrow FOV of the strapdown seeker. The aim of the HG law is to null miss distance and to maintain the look angle within the FOV of the strapdown seeker. In order to achieve this goal, we combine two guidance laws in the HG law. One is a PNG law to null the LOS rate, and the other is a sliding mode guidance (SMG) law derived to keep the look angle within the FOV by employing a Lyapunov-like function with a sliding mode control methodology. We also propose a method to switch these two guidance laws at certain look angles for better guidance performance.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제18권4호
• /
• pp.757-766
• /
• 2017

For implementing the proportional navigation guidance law on passive homing missiles equipped with strapdown imaging infrared seekers, the line-of-sight angles and rates with respect to the inertial frame should be estimated by carefully handling the parasitic instability effect due to the seeker's latency. By introducing a new state vector representation along with the Pade approximation for compensating the time-delay of the seeker, this paper proposes a new guidance filter structure, stochastic dynamic models and measurement equations, in three-dimensional homing problem. Then, it derives the line-of-sight angle and rate estimator in general two-dimensional engagement by applying the extended Kalman filter to the proposed structure. The estimation performance and the characteristics of the proposed filter were evaluated via a series of numerical experiments.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권11호
• /
• pp.873-880
• /
• 2020

본 논문은 스트랩다운 탐색기 측정치와 INS 정보를 이용하여 시선각속도를 추정하는 유도필터 설계에 대해서 다룬다. 제안하는 유도필터는 탐색기 측정치와 유도탄 자세로부터 획득 가능한 시선각과 표적의 위치와 유도탄과의 상대 위치를 측정치로 하고 있으며, 주기 및 동기가 맞지 않는 두 센서의 출력을 사용하기 위해 비동기 필터를 기반으로 하고 있다. 제안한 방법을 통해 시간지연이 큰 탐색기 측정치를 사용함으로써 생길 수 있는 기생루프에 대한 영향을 줄이고 추정성능을 향상시킬 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제42권4호
• /
• pp.317-325
• /
• 2014

스트랩다운 탐색기를 장착한 유도탄의 경우 유도에 필요한 시선각속도 추출을 위해서는 탐색기 측정치인 관측각속도에서 동체각속도 성분을 보상해 주어야 한다. 관측각속도에 포함된 동체각속도와 동체각속도 성분의 보상에 사용되는 자이로 출력인 동체각속도의 신호 특성의 차이는 호밍루프의 불안정성을 야기한다. 본 논문에서는 자이로 출력에 탐색기 지연을 고려하여 보상신호의 특성을 일치시키고, 탐색기 지연에 오차가 있을 경우에도 전체 호밍루프의 안정화를 이루기 위해 유도명령 단에 PID제어기를 적용하는 호밍루프 설계방법을 제안하였다. 보상 전 후의 선형모델 대한 안정성해석을 수행하였고, 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통해 설계된 호밍루프의 안정성과 성능을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권10호
• /
• pp.1002-1009
• /
• 2009

본 논문에서는 저가의 스트랩다운 센서 및 탐색기 기반의 정밀한 유도필터 설계를 다룬다. 고려된 스트랩다운 센서는 3축의 가속도계와 자이로로 구성된 IMU, 3 축 자기장계 및 압력고도계이다. 유도탄의 위치, 속도, 자세 및 압력고도계의 바이어스 오차가 유도필터의 상태변수로 고려된다. 상태방정식 및 측정방정식의 비선형성이 크기 때문에 UKF(Unscented Kalman Filter)를 도입한다. 제안된 유도필터는 표적 위치오차가 없을 경우 항법필터로 동작한다. 표적오차가 존재하는 경우에도 유도탄-표적간 상대 정보를 정확히 추정함으로서 정밀한 유도성능을 보장한다. 특수한 교전상황에서는 유도필터의 가관측성 문제가 발생함이 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권4호
• /
• pp.324-332
• /
• 2016

본 논문에서는 최소센서 조합만을 이용하는 관측각 제어기반 종말유도조종 루프의 설계방안에 대하여 제안하였다. 조종루프에서 필요한 동체자세각속도 피드백 대신 관측각속도 피드백을 적용함과 동시에 종말유도법칙으로 관측각 제어법칙을 적용함으로써 1축 각 속도계와 스트랩다운 탐색기만으로 유도조종루프의 구성이 가능하도록 하였다. 또한 탐색기에서 출력되는 관측각에 시간지연이 있더라도 유도루프의 안정성을 유지할 수 있도록 지연여유를 고려하여 유도루프를 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 종말유도조종 루프를 검증하기 위하여 6자유도기반 비선형시뮬레이션을 구성하였고, 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 다양한 불확실성 요소를 고려하여 유도조종루프의 강건성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권7호
• /
• pp.508-516
• /
• 2019

본 논문은 이동표적에 대해서 고정형 탐색기(Strapdown Seeker)가 장착된 유도탄의 지향각 제한을 고려하여 충돌각(Impact Angle)을 제어하는 유도법칙을 제안하고 있다. 제안한 유도법칙은 슬라이딩 모드를 기반으로 하고 있으며, 탐색기에서 제공하는 지향각과 항법 정보를 통해 얻을 수 있는 시선각 정보와 발사 초기 표적 획득장비 등을 통해 제공 받는 표적 속도와 표적 이동경로각을 이용하여 가속도 명령을 생성한다. 제안한 슬라이딩 surface의 수렴을 통해 표적 요격과 충돌각 제어가 가능하다. 또한, 최대, 최소 지향각에서 지향각의 미분결과의 부호가 지향각의 부호와 반대가 된다는 것을 보임으로써 지향각 제한을 넘지 않는다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.332-340
• /
• 2011

스트랩다운 탐색기를 탑재한 유도탄의 경우, 비례항법 호밍유도를 위한 관성좌표계 기준 시선각속도 정보를 직접적으로 획득하지 못하기 때문에 유도탄의 자세정보와 탐색기의 지향각 정보를 활용하여 적절히 추정하여야 한다. 하지만, 시선각속도를 추정하는 방법에 따라 획득된 시선각속도 정보에 동체 자세각속도 정보가 포함되어 불필요한 피드백루프(Parasite Loop)가 형성되고, 이로 인해 유도성능이 감소하거나 전체 유도조종루프가 불안정하게 되는 현상(Parasite Effect)이 발생하기도 한다. 본 논문에서는 비례항법 호밍유도를 위한 시선각속도 정보 추정방법과 이에 따라 발생되는 Parasite Loop 원인을 살펴보며, Routh-Hurwitz 안정성 판별법을 이용하여 Parasite Effect를 최소화하는 방안을 제시하도록 한다. 또한 다양한 시뮬레이션을 통해 제안한 방법에 대해 검증하도록 한다.