Ballistic missile defense systems
Balistik füze savunma sistemleri
- Tez No: 750017
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECİP GÖKHAN KASAPOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Aydın Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
BALİSTİK FÜZE SAVUNMA SİSTEMLERİ ÖZET Balistik savunma sistemi için başarılı bir Güdüm, Seyrüsefer ve Kontrol (GNC) sistemi, bir hedef izleme senaryosunun başarısı için kritik öneme sahiptir. Bu tezde bir GNC sistemini uygulanmakta ve önerilen sistem günümüzde yaygın olarak kullanılan son teknoloji sistemlerle karşılaştırmaktadır. Çalışma, bir otopilot, kılavuz yasa, hedef izleme yasası ve mevcut sensör verilerini kullanan bir İHA, füze veya diğer araçlar gibi çevik bir aracı hassas bir şekilde çalıştırabilen güvenilir bir atalet navigasyon sistemi içerir. GNC sistemi, MATLAB/Simulink ortamında doğrusal olmayan bir genel füze modeli kullanılarak simüle edilmektedir. Kontrol sistemi, GNC sisteminin incelenecek ilk bileşenidir. İki tip otopilot göz önünde bulundurulur: Yaygın olarak kullanılan üç zamanlı otopilot ilk tasarımdır. otomatik pilot güdüm sisteminin amaçlanan hızlanma direktiflerine dayalı olarak bir hedefe doğru hareket etmek için ideal füze kanatçık sapmalarını belirler. İkinci konfigürasyon, yanal ve boylamsal kontrol için, rota ve uçuş yolu açısı referans komutları olarak hizmet veren iki özel otopilot kullanır. Doğrusallaştırılmış bir jenerik füze modeline dayalı bir Doğrusal-Kuadratik Düzenleyici (LQR) kullanılarak, gerekli füze yönelimini elde etmek için kanat sapmaları oluşturulur. Yan kayma ve hücum açısı türevlerinden ekstra girdi dahil edilerek performans ve esneklik artırılır. Navigasyon sistemi, GNC sisteminin keşfedilecek ikinci bileşenidir. Güvenilir sensörler ve filtreler olmadan, diğer kontrol döngüsü alt sistemleri aracın Konumunu, Hızını ve Tutumunu (PVA) takip edemez. Araç durumu yakınsamasını sağlamak için, Küresel Navigasyon Uydu Sistemleri (GNSS) ve cayro ve hızlanma önyargıları tarafından desteklenen bir Çarpımsal Genişletilmiş Kalman Filtresi (MEKF) oluşturulur. MEKF, normal Genişletilmiş Kalman Filtresinden (EKF), Ataletsel Seyrüsefer Sistemi (INS) konum hesaplamalarını kuaterniyon çarpımı yoluyla güncellemesi ve çarpma özelliğinin dahil edilmesini sağlamasıyla ayırt edilir. Bir hedef izleme durumunda yol gösterici talimatları hesaplarken, hedefin konumu, hızı ve belirli durumlarda ivmesi hakkında bilgi sahibi olmak çok önemlidir. INS tarafından sağlanan tahmini füze durumlarının yanı sıra, hedef ve füzenin göreceli durumlarını izlemek için bir hedef izleme Kalman Filtresi (KF) kullanılır. Bu tezde GNC tasarımını tamamlamak için iki kılavuz yasa karşılaştırılır. İyi bilinen Orantılı Seyrüsefer (PN) kuralı, seyir ve uçuş yolu açısı kontrollü otomatik pilotlu bir Görüş Hattı (LOS) sistemiyle karşılaştırılır. Yatay ve dikey düzlemlerin bağımsız kontrolünü üstlenerek, LOS rehberliği, füzeyi fırlatma platformunu bağlayan bir vektöre ve füze ile hedef arasındaki öngörülen kesişme noktasına yönlendirmeyi amaçlar. GNC sisteminin Simulink simülasyonları hem otopilot için referans izlemede hem de her iki KF tasarımını kullanan durum tahmininde başarılı sonuçlar sağlar.
Özet (Çeviri)
BALLISTIC MISSILE DEFENSE SYSTEMS ABSTRACT A successful Guidance, Navigation, and Control (GNC) system for ballistics defence system is critical to a target tracking scenario's success. This thesis applies a GNC system and compares it to state-of-the-art systems that are extensively used today. The work contains an autopilot, guiding law, target tracking law, and a dependable inertial navigation system capable of precisely operating an agile vehicle such as a UAV, missile, or other vehicle utilizing available sensor data. The GNC system is simulated using a non-linear generic missile model in a MATLAB/Simulink environment. The control system is the first component of the GNC system to be examined. Two types of autopilots are contemplated: The commonly used three-loop autopilot is the initial design. The autopilot determines the ideal missile fin deflections to travel towards a target based on the guidance system's intended acceleration directives. The second configuration utilizes two decoupled autopilots for lateral and longitudinal control, with course and flight-path-angle serving as reference commands. Fin deflections are generated to achieve the required missile orientation using a Linear-Quadratic Regulator (LQR) based on the linearized generic missile model. By incorporating extra input from sideslip and angle-of-attack derivatives, performance and resilience features are increased. The navigation system is the second component of the GNC system to be explored. Without trustworthy sensors and filters, other control loop subsystems will lose track of the vehicle's Position, Velocity, and Attitude (PVA). To achieve vehicle state convergence, a Multiplicative Extended Kalman Filter (MEKF) supported by Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and gyro and acceleration biases is generated. The MEKF is distinguished from the regular Extended Kalman Filter (EKF) by the fact that it updates the Inertial Navigation System (INS) attitude calculations through quaternion multiplication, resulting in the inclusion of the multiplicative property. When calculating guiding instructions in a target-tracking situation, it is critical to have information about the target's location, velocity, and, in certain circumstances, acceleration. Along with the INS-provided estimated missile states, a target-tracking Kalman Filter (KF) is used to monitor the relative states of the target and missile. Finally, two guideline laws are compared to finalize the GNC design. The well-known Proportional Navigation (PN) rule is compared to a Line-Of-Sight (LOS) system with a course and flightpath-angle controlled autopilot. By assuming independent control of the horizontal and vertical planes, LOS guidance aims to steer the missile toward a vector connecting the launch platform and the predicted point of interception between the missile and target. Simulink simulations of the GNC system provide encouraging results in both reference tracking for the autopilot and state estimation utilizing both KF designs.
Benzer Tezler
- Radar performance analysis approaches for the evaluation of radar systems
Radar sistemlerini değerlendirmek amaçlı radar başarım analizi yaklaşımları
ÜMİT YENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KUZUOĞLU
- Indo-Israeli nuclear posture against Pakistan: A case of deterrence instability
Pakistan'a karşı Hindistan- İsrail'in nükleer duruşu: Caydırıcılık istikrarsizliği örneği
MUHAMMAD YASEEN NASEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Savunma ve Savunma TeknolojileriSakarya ÜniversitesiOrtadoğu Çalışmaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSAMA AMOUR
- Anti-balistik füzelerin ateş kontrolü
Fire control of anti ballistic missiles
KORAY KARAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP SABRİ ÖZKAZANÇ
- Continuity and change of the US missile defense strategy in the post-cold war era
Soğuk savaş sonrası dönemde Amerika Birleşik Devletleri'nin balistik füze stratejisindeki devamlılığı ve değişimi
SAMET DÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Uluslararası İlişkilerOrta Doğu Teknik ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA TÜRKEŞ
- Türkiye'nin füze savunma stratejisi
Missile defense strategy of Turkey
OSMAN ELMACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu KomutanlığıSavunma Yönetimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALUK KORKMAZYÜREK