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교전영역을 고려한 다단유도탄의 교차 엔트로피 기반 개념 설계 프레임워크
나형호,황준섭,성태현,안재명 한국항공우주학회 2024 韓國航空宇宙學會誌 Vol.52 No.1
이 논문은 교전영역을 고려한 다단 요격탄의 최적 설계 프레임워크를 제시한다. 이 프레임워크는 시스템 및 서브시스템 요구 사항을 고려한 복잡한 설계 절차를 처리하기 위해 교차 엔트로피 방법(CEM)을 활용한다. 각 단의 효과적인 질량 분배를 달성하기 위해 최적 단설계는 적용된다. 주목할만한 점은, 제안된 인구 기반 설계 방법은 공력 산출을 위한 Missile DATCOM과 교전 평가를 위한 비선형 시뮬레이션 등의 복잡한 설계 구성 요소에도 훌륭한 수렴 성능을 나타낸다. 비선형 시뮬레이션에서의 요격탄 모델은 무유도 단계 및 관련 유도법칙을 적용하였으며, 따라서 제안된 프레임워크는 최적 설계 단계에서 다단 요격탄의 운용 특성을 고려할 수 있다. 사례 연구를 통해 제안된 프레임워크가 시스템 요구 사항과 서브시스템 제약 사항 만족하는 설계 결과를 효과적으로 도출할 수 있음을 보인다. This paper presents a novel optimal design framework for a multi-stage interceptor considering the engagement boundary. The framework utilizes the Cross-Entropy Method(CEM) to handle the complex design procedure, considering system and subsystem requirements. Optimal stage designs are applied to achieve effective mass distribution at each stage. Remarkably, the proposed population-based derivative-free design method exhibits excellent convergence performance even with intricate design components, involving aerodynamic calculations using Missile DATCOM and nonlinear simulations for evaluation. The interceptor model in the nonlinear simulation accompanies coasting phases and corresponding guidance strategy, and thus the framework can consider the operational characteristics of a multi-stage interceptor during the optimal design phase. A case study demonstrates that the proposed framework can effectively satisfy the system requirements and subsystem constraints.
복수 함정 방어 유도탄 운용 전략의 평가 및 최적화 프레임 워크
나형호,박봉균,안재명,탁민제,최한림,문관영 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11
본 논문에서는 복수 방어 유도탄의 운용전략의 평가 및 최적화 프레임워크가 소개된다. 복수 유도탄이 운용될 시, 유도탄의 탐색기간의 간섭 현상과 표적의 회피기동에 의한 요격성공률의 감소와 같은 문제점이 발생한다. 이와 같은 간섭현상을 피하기 위해 발사시간간격을 조절한 유도탄 운용방법이 분석되었고, 높은 요격 성공률을 얻기 위해 적용될 수 있는 표적의 회피기동 별 교전거리에 따른 단일 미사일 요격 성공률 분포도가 확률적 시뮬레이션을 통하여 얻어졌다. 이를 바탕으로 복수 유도탄 운용전략을 평가하거나 주어진 교전 상황에서 최적의 유도탄 운용전략을 제시할 수 있는 프레임워크가 개발되었다. This paper presents evaluation and optimization framework of operation strategy for multiple defense guided missiles. When operation of multiple guided missiles is considered, there are several problems such as interference between seekers of guided missiles and decrease of kill probability due to evasive maneuver of a target. To avoid the interference phenomenon, missile operation strategy controlling launch time interval is analyzed, and to ensure high kill probability, single shot kill probability(SSKP) distribution over engagement distance for each applicable target maneuver is derived through probabilistic simulation. Finally, framework was developed to evaluate and suggest an operation strategy of multiple guided defence missiles.
함정의 대탄도탄전 효과도 분석을 위한 모델링 및 시뮬레이션
배장원,이근호,나형호,문일철 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.3
최근 해군 함정은 다양한 최첨단 장비와 ICT 기술이 탑재되어 다종의 임무를 수행할 수 있도록 개발되고 있다. 우리나라 해군 함정의 주요 임무 중 하나는 급증하고 있는 탄도탄의 위협으로부터 아군의 주요 유닛과 지역을 방어하는 대탄도탄전이다. 대탄도탄전의 경우 탐지에서 요격까지 이루어지는 과정이 복잡한 반면 실패에 대한 피해가 크기 때문에, 대탄도탄전을 효과적으로 수행하기 위한 많은 준비가 필요하다. 본 논문에서는 미래 해군 함정에 탑재될 전투체계 및 장비를 활용한 대탄도탄전 시뮬레이션 모델을 제안한다. 특히, 대탄도탄전에 필요한 특성을 반영하여 향후 효과도 분석에 활용될 수 있는 시뮬레이션 모델을 제안하고자 한다. 이를 위하여, 시뮬레이션 모델 개발에 DEVS 형식론을 적용하여 모듈러하고 계층적인 모델을 개발하였으며, 다양한 대탄도탄전 상황을 효율적으로 표현할 수 있게 하였다. 제시된 사례 연구 결과에서는 함정의 탐지 체계의 성능 및 의사 결정으로 발생할 수 있는 대탄도탄전의 문제 상황을 시뮬레이션 내용과 그 의미를 설명하였다. 향후 본 연구의 결과가 함정의 대탄도탄전 효과도 분석은 물론 함정의 대탄도탄전의 효과적인 수행을 위한 최적의 전투자원 배치 및 제원 그리고 운용 전술 등을 개발하는데 활용되기를 기대한다. In recent years, naval vessels have been developed to fulfill a variety of missions by being equipped with various cutting-edge equipment and ICT technologies. One of the main missions of Korean naval vessels is anti- ballistic missile warfare to defend key units and areas against the growing threat of ballistic missiles. Because the process of detection and interception is too complex and the cost of failure is much high, a lot of preparation is required to effectively conduct anti-ballistic missile warfare. This paper describes the development of a simulation model of anti-ballistic missile warfare with combat systems and equipment to be installed on future naval vessels. In particular, the DEVS formalism providing a modular and hierarchical modeling manner was applied to the simulation model, which can be utilized to efficiently represent various anti-ballistic missile warfare situations. In the simulation results presented, experiments were conducted to analyze the effectiveness of the model for effective detection resource management in anti-ballistic missile warfare. This study is expected to be utilized as a variety of analysis tools necessary to determine the optimal deployment and configuration of combat resources and operational tactics required for effective anti-ballistic missile warfare of ships in the future.