지능형 유도탄약의 회전각 추정기법 (Rotation Angle Estimation Method for Intelligence Guided Ammunition)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 56권 / 3호 / 113 ~ 120페이지
· 저자명 : 신승제, 김경훈, 김환우

초록

포발사 지능형 유도탄약은 일반 유도탄과 달리 극한의 초기발사조건 때문에 탄약의 초기자세 설정이 불가능하다. 또한 발사초기 강한 물리적 충격을 받으므로 유도탄약 내부에 장착된 GPS(Global Position System) 및 관성항법장치(INS, Inertia Navigation System)는 전원이 인가되지 않은 상태에서 발사가 되고, 비행 중 항법 초기화를 통해 탄의 현재 상태를 추정하여 유도조종을 수행할 수 있으며 최종적으로 표적타격 정확도를 향상시킬 수 있다. 하지만 포발사 탄약의 특성에 따라 포강의 강선에 의해 발생하는 초당 20∼30회의 회전력 때문에 탄약의 회전각을 추정하는 것은 매우 어려우면서도 많은 오차요인을 가지고 있다. 선진국에서 개발 완료된 지능형 유도탄약인 M982(엑스켈리버)의 경우 GPS 수신강도 변화와 회전율을 이용하여 회전각을 추정한다. 이 방법은 회전율이 일정시간 동안 일정하게 유지되지 않으면 추정 정확도가 떨어지는 등 문제가 있다. 이 논문에서는 지능형 유도탄약에 탑재된 GPS 측정치의 미분/회전변환 후 INS의 가속도 데이터와 비교하거나 INS 측정치의 적분/회전변환 후 GPS 속도 데이터와 비교함으로써 회전각을 예측하는 기법을 제안 하였다. 제안한 기법은 유도탄약의 성능분석 프로그램을 통해 획득한 모의데이터를 통해 기능을 확인 하였으며, 실제 포발사 시험에서 획득된 원격측정장치 데이터를 이용하여 성능을 검증하였다.

영어초록

Unlike conventional guided missiles, the intelligence gun-guided ammunition cannot set the initial position because of initial conditions of an extremity that is subject to a strong physical shock at the beginning of launch. Therefore the GPS and INS installed inside the intelligence guided ammunition are launched without power applied. The current state of the ammunition is estimated by the navigation initialization during the flight. After that, the ammunition has undergo guided control and finally the target striking accuracy can be improved. However, it is very difficult to estimate the rotation angle of the ammunition because of the 20∼30 rotations per second caused by the rifling inside the gun bore due to the characteristics of cannon launch ammunition. In the case of the M982(excalibur), an intelligence guided ammunition developed in the U.S. the rotation angle is estimated using the signal intensity of GPS and rotation rate. This method has a problem in that the roll angle estimation accuracy is significantly lowered unless the rotation rate is maintained constant for a certain period of time. In this paper, we propose a method to estimate rotation angle by comparing the acceleration data of INS after differential/rotation conversion of GPS measurements or by comparing the velocity data of GPS after integration/rotation conversion of INS measurements mounted on intelligent guided ammunition. The proposed algorithm was verified by simulation data obtained form the performance analysis program of ammunition and once again verified using telemetry data obtained from actual cannon launch test.

참고자료

· 없음