고속정 전투체계의 함포 중심 대공전 성능 분석

황근철,Hwang, Kun-Chul 한국군사과학기술학회 2007 한국군사과학기술학회지 Vol.10 No.4

The Gun-Oreinted Anti-Air Warfare(GOAAW) which is still one of the important weapon systems of the vessel like the patrol killer to confront air threats comprises the components of the combat system - Command & Control(C2), Ballistic Calculation Unit, Sensors and Guns. In this paper, the GOAAW process of the patrol killer combat system is analyzed with probability and simulated to evaluate the effectiveness and capability of the GOAAW. As a result of the simulation, the performance measures of the GOAAW are discussed in the functional and operational aspects of the combat system.

무기체계 교전 시뮬레이션을 위한 매트랩 기반 이산사건시뮬레이션 프레임워크의 개발

황근철,이민규,김정훈,Hwang, Kun-Chul,Lee, Min-Gyu,Kim, Jung-Hoon 한국시뮬레이션학회 2012 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.21 No.2

시뮬레이션 프레임워크는 시뮬레이션 응용 프로그램의 개발을 지원하는 기반 소프트웨어이다. 본 논문은 공학용 프로그래밍 언어로 광범위하게 사용되는 매트랩을 이용하여 개발된 이산사건시뮬레이션 프레임워크의 개발 과정을 기술하고 있다. 매트랩 객체지향프로그래밍을 토대로 새롭게 개발된 프레임워크는 매트랩 언어의 편리성과 이산사건시뮬레이션 형식론(DEVS: Discrete EVent System Specification Formalism)이 가지는 뛰어난 개발 방법론을 결합시킴으로써 무기체계 교전 시뮬레이션 프로그램 개발에서 요구되는 생산성, 유연성, 확장성을 제공한다. 더불어 매트랩의 병렬컴퓨팅 기술을 적용한 배치(Batch) 시뮬레이션 기능을 제공함으로써 몬테카를로 시뮬레이션 수행시 컴퓨터 환경에서 지원되는 CPU 코어의 수에 비례하여 응용 프로그램의 연산성능을 향상시킨다. Simulation Framework is a basic software tool used to develop simulation applications. This paper describes the development of a discrete event simulation framework based on DEVS(Discrete EVent System Specification) formalism, using MATLAB language which is widely used in technical computing and engineering disciplines. The newly developed framework utilizing MATLAB object oriented programming combines the convenience of MATLAB language and the sophisticated architecture of the DEVS formalism. Hence, it supports the productivity, flexibility, extensibility that are required for the simulation application software development of the weapon systems engagement. Moreover, it promises a simulation application the increased the computation speed proportional to the number of CPU of a multi-core processor, providing the batch simulation functionality based on MATLAB parallel computing technology.

모델 기반의 시뮬레이션 기법을 이용한 차기 고속정(Patrol Killer Experiment)용 전투체계 대공전 기능의 분석 및 설계

황근철,Hwang, Kun-Chul 한국시뮬레이션학회 2007 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.16 No.4

함정 전투체계의 대공전 기능은 전투함의 생존성을 결정짓는 핵심기능이다. 본 논문에서는 차기고속정 전투체계의 대공전 설계에 있어서 효과적인 개발 방법론으로 모델 기반의 시뮬레이션 기법을 적용하고 있다. 적용된 방법론에서는 대공전 기능이 유한상태기계시스템으로 모델링되고 있으며 모델링 결과로 부터 직접 시뮬레이션을 수행하는 모델기반의 시뮬레이션을 통해 모델의 정확성과 운용의 효과성을 평가하여 설계 시스템을 프로토타입핑하였다. 이러한 결과를 토대로 실제 시스템의 특성을 반영하기 위해 HILS 시뮬레이션을 수행하였으며 최종적으로 구현된 시스템을 완성하였다. 모델기반의 시뮬레이션 기법은 단계적이 반복적인 설계과정을 거치게 됨으로써 개발과정에서 발생할 수 있는 위험요소를 최소화 시킬 수 있기 때문에 고비용 및 고신뢰성이 요구되는 국방분야에서 효과적인 개발방법론으로 적용할 수 있다. Anti-Air Warfare(AAW) functionality of the naval combat system is the key functionality to ensure the ship's survivability. We have applied a novel method using model-based-simulation to analyze and design AAW functionality of the Patrol Killer Experimemnt Combat System. In this approach, an AAW functional model is described with the FSM(Finite State Machine) and directly executed for the AAW simulation. After prototyping using model based simulation, Hardware In Loop Simulation(HILS) is conducted as the AAW functionality is interfaced with the other ones of the combat system for completing the integration of the system components. This incremental and iterative development approach based on the model based simulation can minimize the development risks and costs caused by the system complexity for military system, bringing out the merit of the rapid prototyping.

시뮬레이션 기반 전투실험을 위한 DEVS 통합 개발 환경

황근철,이민규,한승진,윤재문,유용준,김선범,나영인,김정훈,이동훈,Hwang, Kun-Chul,Lee, Min-Gyu,Han, Seung-Jin,Yoon, Jae-Moon,You, Yong-Jun,Kim, Sun-Bum,Kim, Jung-Hoon,Nah, Young-In,Lee, Dong-Hoon 한국시뮬레이션학회 2013 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.22 No.4

시뮬레이션 기반 전투실험은 시뮬레이션 기술을 이용하여 전투태세를 점검하는 것이다. 이는 무기체계의 모델링 및 시뮬레이션에 깊이 연관되어 있다. 전투실험에서 무기체계의 특성과 복잡도를 분석하기 위해서는 모델링 및 시뮬레이션 환경이 복합체계로 구성되는 무기체계를 컴포넌트 단위로 분해할 수 있도록 해야 하며, 실제 하드웨어와 같이 충실도가 높은 컴포넌트를 시뮬레이션 상에서 활용할 수 있도록 해야 한다. 이러한 관점에서 모듈화 및 계층화 구조의 DEVS 프레임워크는 전투실험도구의 요구사항을 만족시킬 수 있는 가능성을 제공한다. 본 논문은 시뮬레이션 기반 전투실험을 수행하기 위한 DEVS 통합개발환경의 개발과정을 소개하고 있다. 편리하고, 유연하며, 신속한 전투 시뮬레이션 수행의 설계 원칙으로 새롭게 개발된 전투실험도구는 다이어그램을 이용하여 DEVS 모델을 개발하고 이를 외부 시뮬레이터와 편리하게 연동할 수 있는 모델 기반의 그래픽 설계도구, 신속한 통계 분석 수행을 위한 실험 설계 도구, 레고방식으로 무기체계를 조립하기 위한 표준 컴포넌트 모델 라이브러리의 세 부분으로 구성된다. 이러한 새로운 시뮬레이션 환경은 다양한 수준의 모델이 혼재된 복잡한 시뮬레이션 기반 실험분석을 보다 단순하고 효율적으로 수행할 수 있도록 한다. Simulation based Battle Experimentation is to examine the readiness for a battle using simulation technology. It heavily relies on the weapon systems modeling and simulation. To analyze the characteristics and complexity of the weapon systems in the experiment, the modeling & simulation environment has to be able to break down the system of systems into components and make the use of high fidelity components such as real hardware in simulation. In that sense, the modular and hierarchical structure of DEVS (Discrete EVent System Specification) framework provides potentials to meet the requirements of the battle experimentation environment. This paper describes the development of the DEVS integrated development environment for Simulation based Battle Experimentation. With the design principles of easy, flexible, and fast battle simulation, the newly developed battle experimentation tool mainly consists of 3 parts - model based graphical design tool for making DEVS models and linking them with external simulators easily through diagrams, the experiment plan tool for speeding up a statistic analysis, the standard components model libraries for lego-like building up a weapon system. This noble simulation environment is to provide a means to analyze complex simulation based experiments with different levels of models mixed in a simpler and more efficient way.

LTCC-Based Packaging Technology for RF MEMS Devices

Kun-Chul Hwang(황근철),Jae-Hyoung Park(박재형),Chang-Wook Baek(백창욱),Yong-Kweon Kim(김용권) 대한전기학회 2002 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2002 No.7

무인수상정의 임무계획 적합성 분석을 위한 침투 표적 탐지율 산출 프로그램 설계

김민지,황근철,유찬우,김정훈,Kim, Min J.,Hwang, Kun Chul,Yu, Chan Woo,Kim, Jung Hoon 대한임베디드공학회 2017 대한임베디드공학회논문지 Vol.12 No.5

The naval unmanned surface vehicle (USV) conducts the surveillance operations, based on the mission plan set by the user. For setting the mission planning, the user needs to analyze the suitability of the operation for the mission planning. In this paper, we proposed a simulation program that estimates the probability of detecting targets of the mission planning in the analysis. In the simulation analysis, we design the USV's maneuvering characteristics, radar detection operational performance equipped on the USV, and targets infiltrating into surveillance area in the simulation experiment scenario. Based on the simulation results, we evaluated the mission planning suitability and find a mission planning solution recursively.

DEVS 통합개발환경 기반 모의 어뢰 표적탐지부 연동장비 개발

이민규,황근철,이동훈,나영인,김우식,Lee, Min Kyu,Hwang, Kun Chul,Lee, Dong Hoon,Nah, Young In,Kim, Woo Shik 한국시뮬레이션학회 2015 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.24 No.1

무기체계의 합리적인 요구사항 도출을 위해서는 많은 경험과 시행착오가 필요하지만, 현실적으로는 개발 비용과 위험 등의 이유로 M&S를 통한 접근이 일반적이다. 무기체계 획득 이외에도, 개발된 무기체계의 분석 또는 훈련을 목적으로도 M&S가 광범위하게 사용되고 있다. 국방과학연구소에서는 이러한 M&S의 필요성을 충족시키기 위해 모의실험 및 체계분석 구현에 필요한 M&S 공통기반기술 제공을 목적으로 해군 전투실험을 위한 DEVS 통합개발환경(QUEST)을 개발하였다. 본 논문에서는 모의 어뢰 표적탐지부 연동 아키텍처를 설계하고, QUEST의 무기체계 시뮬레이션 기능을 활용하여 모의 어뢰 표적탐지부 연동장비를 개발하였다. 모의 어뢰 표적탐지부 연동장비는 표적탐지 결과를 제공하는 어뢰 표적탐지부와 어뢰 표적탐지부의 성능 시험에서 필요한 시뮬레이션 시나리오를 제공하는 QUEST 시나리오 발생기로 구성된다. 모의 어뢰 표적탐지부 연동 아키텍처는 QUEST 시나리오 발생기와 어뢰 표적탐지부와의 연동을 통해 어뢰 표적탐지부의 성능 및 인터페이스를 검증할 수 있도록 설계되었다. It is necessary for us to undergo trial and error for eliciting the rational requirement of the acquisition of weapon systems, but the M&S is general approach due to costs and risk of the development. In addition to the acquisition of weapon systems, M&S is extensively employed in the analysis and the training of developed weapon systems. The ADD (Agency for Defense Development) has developed DEVS integrated development environment (QUEST) that provides M&S general ground technique composed of simulation model implementation services, simulation result analysis services, and simulation interface services. This paper describes the interface architecture and the implementation of torpedo target detection section interface simulation system using QUEST. The torpedo target detection section interface simulation system is composed of torpedo target detection section which calculates a result of target detection and the QUEST scenario generator which provides simulation scenario for performance test of the torpedo target detection section. The interface architecture of torpedo target detection section interface simulation system is designed to verify the interface and performance of the torpedo target detection section by linking with the QUEST scenario generator.

공학-교전급 전투실험을 위한 C2 가상모의 연동 시뮬레이터 개발

이상태,이승영,황근철,김세환,이규현,Lee, Sangtae,Lee, Seungyoung,Hwang, Kun-Chul,Kim, Saehwan,Lee, Kyuhyun 한국시뮬레이션학회 2013 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.22 No.4

해군 무기체계 전투실험은 미래 새로운 무기체계의 소요를 창출하고 운용개념을 정립하며, 작전운용성능을 실험하고 검증할 뿐 아니라 나아가 교리발전 및 훈련에 이르기까지 폭넓게 실험을 수행하고 있다. 한국 해군은 전투실험을 효과적으로 지원할 수 있는 도구는 물론 전용의 실험 시설을 통해서 효율적, 효과적인 모의기반획득 지원환경을 구축하기 위해 노력하고 있다. 본 논문에서는 해군 전투실험의 훈련 및 전술발전 지원을 위한 C2 가상모의 연동 시뮬레이터를 개발하고 연동을 위한 아키텍처를 설계하였다. 대함전/대공전 시뮬레이션은 교전급 모델인 SADM을 이용하고 대잠전 시뮬레이션은 공학급 모델인 교전분석 시뮬레이터를 재사용하여 운용자 참여가 가능한 전투실험을 수행하였다. 전투실험을 통해 나온 결과를 분석, 훈련 전술에 반영하고 운용자 참여를 통해서 훈련 현실감을 높였다. C2 가상모의 연동 아키텍처는 전투실험 교전에 대한 연동 및 C2 훈련이 가능한 구성의 아키텍처로 설계되었다. 또한 서로 다른 운용개념의 시스템을 통합하고 연동하기 위한 아키텍처이다. The Korean naval weapon systems, combat experiments establish the concept of Battle operations, and create the future of the new weapons system. Doctrine development and training as well as ranging from experiments for evaluate the performance of mission operations for combat experiments are used. The battle lab is effectively support tool for the Korean Naval battle experiments. The battle lab is through a dedicated testing facility and to build efficient and effective simulation-based acquisition supporting environment. In this paper, the ship / submarines C2 operations virtual simulator was developed to support the concept of Battle operations of naval combat experiments in training and tactical development. The ship C2 operations virtual simulator makes the anti-ship and anti-aircraft the engagement scenario for performed experiments using the SADM. The submarines C2 operations virtual simulator makes the anti-submarine engagement scenario for performed experiments using EAS. EAS System was created before reuse. EAS system by modifying the additional interfaces HLA-RTI has been reused. Reflected in the tactics and training after analysis of the results through the battle experiment. Also increase training fidelity through operator involvement. The anti-ship and anti-aircraft system architecture (SADM) and anti-submarine system architecture (EAS) requires unique design of system framework since two separate architectures should be integrated into a system. An C2 virtual linked architecture was used to integrate different system architecture. A C2 virtual linked software framework, designed that have integrated protocol for battle experimental linkage and battlefield visualization environment.

표준연동 아키텍처(HLA/RTI)기반 다해상도 연동 시뮬레이션 설계 및 구현

이상태,이승영,황근철,김세환,Lee, Sangtae,Lee, Seungyoung,Hwang, Kun-Chul,Kim, Saehwan 한국시뮬레이션학회 2015 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.24 No.1

본 논문에서는 표준연동 아키텍처(HLA/RTI)기반 다해상도 연동이 가능한 시뮬레이션을 구성하여 공학급(QUEST), 교전급(SADM), 임무급(EADSIM)의 모델을 연동하였다. 공학급 모델은 전투실험 공학분석 시범체계에서 개발된 전투실험 통합개발환경(QUEST)을 이용하여 모델을 개발하였다. 교전급 모델은 SADM을 이용하여 개발하고 임무급 모델은 EADSIM을 이용하여 모델을 개발하였다. 여러 계층의 모델을 연동하기 위해 표준 연동 아키텍처 기반(HLA/RTI)으로 설계하고 구현하였다. 각기 다른 분산된 환경에서 수행되고 있는 시뮬레이션 프로그램들이 상호 연동을 위해 표준 연동 인터페이스 명세에 만족하는 연동 시뮬레이션을 설계하고 각 시뮬레이션 프로그램 간의 중계 역할을 담당하는 통합연동 게이트웨이를 개발하였다. 다해상도 연동 시뮬레이션을 통해 여러 계층 간의 모델을 연동하여 해양 무기체계 효과도 분석을 위한 모델충실도를 향상하고 운용자 필요에 따라 요구되는 전장 환경을 신속하게 구성할 수 있다. 또한 표준연동 아키텍처(HLA/RTI)를 기반으로 설계하게 된 다른 시뮬레이션 프로그램과도 쉽고 효율적으로 연동할 수 있다. In this paper, the multi-resolution simulation of standard linkage architecture is consists of the engineering-level (QUEST), engagement-level (SADM), the mission-level (EADSIM). It was developed the engineering-level model using battle experiment integrated development environment in the battle experimental engineering system. The engagement level model was developed using the SADM and the mission-level model was developed using EADSIM. The standard linkage architecture is designed and implemented in order to interlocking model of multiple layers. Each different simulation programs in a distributed environment was designed by HLA interface specifications for satisfying interworking. Also the integrated interoperation gateway was developed for relaying the each different simulation programs. The effective naval weapon system for measure of effectiveness develops using to improve the fidelity of the model between the various layers through multi-resolution interoperation simulation. According to the operator requirement is quickly battlefield environment can be constructed. The other simulation program that being designed through standards linkage architecture can linkage easily and efficiently.

전투실험 분석을 위한 최적화 시뮬레이션 프레임워크

강종구,이민규,김선범,황근철,이동훈,Kang, Jong-Gu,Lee, Minkyu,Kim, Sunbum,Hwang, Kun-Chul,Lee, Donghoon 한국시뮬레이션학회 2015 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.24 No.2

다양한 변수들이 존재하는 현대의 전투전장에서는 운용전술에 따라 전투의 양상이 결정되기 때문에 최적화된 운용전술을 도출하는 연구가 필요하다. 기존의 M&S(Modeling & Simulation) 연구에서는 몬테 칼로 실험을 통해 변수들을 분석하는 것이 일반적이다. 그러나 이 방법은 상호 복합적으로 작용하는 다수의 변수들의 모든 조합에 대해 시뮬레이션을 수행하기 때문에, 많은 수행시간이 소요되고 최적의 운용전술 도출을 위한 별도의 분석이 필요하다. 본 논문에서는 최적화 요소를 찾는 전산탐색 기법 중 하나인 DPSO(Discrete binary version of PSO) 알고리즘을 기반으로 하는 최적화 시뮬레이션 프레임워크를 제안하였다. 최적화 시뮬레이션 프레임워크는 짧은 시간 내에 최적화된 운용전술을 도출하기 위하여 설계되었다. 본 연구에서는 아군 수상함이 적 어뢰로부터 회피하는 사례를 적용하여 최적화 시뮬레이션 프레임워크의 탐색 성능을 확인하였다. 이를 통해 최적화 시뮬레이션 프레임워크의 효율성을 제시하였다. The tactical employment is a critical factor to win the war in the modern battlefield. To apply optimized tactics, it needs analyses related to a battle system. Normally, M&S (Modeling & Simulation) has been studied to analyze data in general problems. However, this method is not suitable for military simulations because there are many variables which make complex interaction in the system. For this reason, we suggested the optimized simulation framework based on the M&S by using DPSO (Discrete binary version of PSO) algorithm. This optimized simulation framework makes the best tactical employment to reduce the searching time compared with the normal M&S used by Monte Carlo search method. This paper shows an example to find the best combination of anti-torpedo scenario in a short searching time. From the simulation example, the optimized simulation framework presents the effectiveness.