스트랩다운 탐색기를 장착한 전술유도탄의 UKF 기반 종말호밍 유도

Abstract

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. Recent development in seeker technology explores a new seeker design in which, with larger field-of-view (FOV), optical parts are strapped down to a body (hence, called as a body-fixed seeker or a strapdown seeker). This design has several advantages such as comparatively easier maintenance and calibration by removing complex mechanical moving parts, increasing reliability, and cost savings. On the other hand, the strapdown seeker involves difficulties in implementing guidance laws since it does not directly provide inertial LOS rates. Instead, information for generating guidance commands should be extracted by estimating missile/target relative motion utilizing target images on the image plane of a strapdown seeker. In this research, a new framework based on an unscented Kalman filter is developed for estimating missile/target relative motion on the simplified assumption of a point source target. Performance of a terminal guidance algorithm, in which guidance command is generated based on the estimated relative motion, is demonstrated by a missile/target engagement simulation.