목차

1. 서론 1
2. 대함유도탄 모델링 5
2.1 6자유도 운동방정식 6
2.1.1 Force Equations 7
2.1.2 Moment Equations 8
2.1.3 Kinematic Equations 9
2.1.4 Navigation Equations 9
2.2 공력 모델링 10
2.3 추력 모델링 16
2.4 구동장치 모델링 17
2.5 자동조종장치 18
2.6 유도법칙 및 회피기동 21
2.6.1 비례항법 유도법칙 22
2.6.2 입사각 제어 유도법칙 27
2.6.3 Sea-skimming 기동 34
2.6.4 Pop-Up 기동 37
3. 적외선 영상탐색기 모델링 41
3.1 탐색기 운동 모델링 41
3.2 표적탐지 및 추적기법 42
3.2.1 중심점 기법 43
3.2.2 특징점 기법 44
4. 함정의 적외선 영상 생성 모델링 47
4.1 적외선 영상탐색기에서 측정되는 적외선 신호 생성 47
4.1.1 함정 자체에서 방사하는 적외선 신호 49
4.1.2 태양 반사에 의한 적외선 신호 생성 51
4.2 OpenGL을 통한 함정 영상 생성 52
4.2.1 도입 배경 53
4.2.2 3D 모델 구현 54
5. 기만시스템 모델링 56
6. 시뮬레이션 59
6.1 단일 시뮬레이션 59
6.2 몬테카를로(Monte-Carlo) 시뮬레이션 62
6.2.1 원형 오차(CEP : Circular Error Probability) 64
6.2.2 다양한 오차 및 외란 65
7. 결론 78
8. 참고문헌 80
표 1.1 복합 유도방식 대함유도탄 개발 현황 2
표 2.1 유도탄의 각가속도를 구하기 위한 요구 변수 7
표 2.2 6자유도 운동방정식 모델링 요구 변수 10
표 2.3 유도탄 모델링 요구 공력 계수 설명 14
표 2.4 Zero Lift Drag 계수 15
표 2.5 유도탄의 공력 계수 16
표 2.6 비례항법 유도법칙 시뮬레이션 요구 변수 23
표 2.7 비례항법 유도법칙 시뮬레이션 초기 조건 24
표 2.8 입사각 제어 유도기법 시뮬레이션 초기 조건 32
표 2.9 Sea-Skimming 시뮬레이션 초기 조건 35
표 2.10 Pop-Up 기동 시뮬레이션 초기 조건 38
표 2.11 Pop-Up 기동에 대한 피치와 요 가속도 명령 구성 38
표 4.1 적외선 탐색기에 측정되는 함정의 적외선 신호 48
표 4.2 신호 생성 관련 파라미터 51
표 5.1 CMWDS 입력 파라미터 및 설명 56
표 5.2 함정 모델 표면 온도 조건 57
표 5.3 Flare 입력 파라미터 및 설명 58
표 6.1 단일 시뮬레이션 초기조건 59
표 6.2 함정이 정지해 있을 때의 유도 오차 61
표 6.3 함정이 기동할 때의 유도 오차 61
표 6.4 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 환경 불확실성 요소 정의 65
표 6.5 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 대함유도탄 불확실성 요소 정의 66
표 6.6 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 탐색기 불확실성 요소 정의 66
표 6.7 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 기만기 불확실성 요소 정의 66
표 6.8 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 함정 불확실성 요소 정의 67
표 6.9 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 교전모의 조건 67
표 6.10 환경 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 1 69
표 6.11 관성 모멘트 오차요소만 고려한 시뮬레이션 결과 1 70
표 6.12 힘, 모멘트 관련 공력계수만을 고려한 시뮬레이션 결과 1 71
표 6.13 대함유도탄 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 1 72
표 6.14 대함유도탄 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 1 73
표 6.15 기만기 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 1 74
표 6.16 함정의 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 1 76
표 6.17 모든 오차요소들을 고려한 시뮬레이션 결과 1 77
그림 1.1 함정 방어체계 Hard Kill 운용 개념도 3
그림 1.2 적외선 카메라로 촬영한 Flare 3
그림 2.1 대함유도탄 유도 및 항법 블록선도 5
그림 2.2 좌표계와 조종면 12
그림 2.3 Positive Normal Force 12
그림 2.4 Positive Side Force 13
그림 2.5 Positive Roll Moment 13
그림 2.6 구동장치 제어루프 18
그림 2.7 유도탄의 자동조종장치 개념도 19
그림 2.8 피치축과 요축에 대한 자동조종장치 제어루프 20
그림 2.9 롤축에 대한 자동조종장치 제어루프 20
그림 2.10 비례항법 유도법칙 개념도 22
그림 2.11 비례항법 유도법칙을 적용한 유도탄의 3차원 비행궤적 25
그림 2.12 비례항법 유도법칙을 적용한 유도탄의 요 평면 비행궤적 25
그림 2.13 비례항법 유도법칙을 적용한 유도탄의 피치 가속도 입력 26
그림 2.14 비례항법 유도법칙을 적용한 유도탄의 요 가속도 입력 26
그림 2.15 2차원 평면상에서의 유도 기하도 28
그림 2.16 입사각 제어 유도기법을 적용한 유도탄의 3차원 비행궤적 32
그림 2.17 입사각 제어 유도기법을 적용한 유도탄의 요 평면 비행궤적 33
그림 2.18 입사각 제어 유도기법을 적용한 유도탄의 요 가속도 입력 33
그림 2.19 Sea-skimming 개념도 34
그림 2.20 Sea-Skimming을 적용한 유도탄의 3차원 비행궤적 35
그림 2.21 Sea-Skimming을 적용한 유도탄의 피치와 요 평면 비행궤적 36
그림 2.22 Sea-Skimming을 적용한 유도탄의 피치와 요 가속도 입력 36
그림 2.22 Pop-Up 개념도 37
그림 2.23 Pop-Up 기동을 적용한 유도탄의 3차원 비행궤적 39
그림 2.24 Pop-Up 기동을 적용한 유도탄의 피치와 요 평면 비행궤적 39
그림 2.25 Pop-Up 기동을 적용한 유도탄의 피치와 요 가속도 입력 40
그림 3.1 김발탐색기 블록 다이어그램 42
그림 3.2 중심점 기법의 표적추적 결과 45
그림 3.3 특징점 기법의 표적추적 결과 46
그림 4.1 적외선 탐색기에 측정되는 함정의 적외선 신호 47
그림 4.2 흑체 복사의 파장 분포 49
그림 4.3 모델 구현에 사용한 세종대왕함의 형상 및 구조 53
그림 4.4 세종대왕 함과 3D 함정 모델 54
그림 4.5 함정의 온도분포에 따른 구역 55
그림 5.1 CMWDS 기동 시의 적외선 영상 57
그림 5.2 Flare 기동 시의 적외선 영상 58
그림 6.1 기만 체계 운용기법에 따른 교전 시나리오 60
그림 6.2 Flare 운용기법 1에서의 교전 상황 60
그림 6.3 몬테카를로 시뮬레이션 신뢰도 구간 64
그림 6.4 바람의 불확실성 오차 요소 정의 68
그림 6.5 환경 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 2 69
그림 6.6 관성 모멘트 오차요소만 고려한 시뮬레이션 결과 2 70
그림 6.7 힘, 모멘트 관련 공력계수만을 고려한 시뮬레이션 결과 2 71
그림 6.8 대함유도탄 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 2 72
그림 6.9 대함유도탄 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 확대 72
그림 6.10 탐색기 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 2 73
그림 6.11 기만기 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 2 75
그림 6.12 기만기 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 확대 75
그림 6.13 함정의 오차요소를 고려한 시뮬레이션 결과 2 76
그림 6.14 모든 오차요소들을 고려한 시뮬레이션 결과 2 77