Coordinated guidance law for interceptors in ballistic missile defense
Balistik füze savunmasında önleyiciler için koordineli güdüm yasası
- Tez No: 826425
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Balistik füzeler, seyir füzeleri ve uçaklar gibi çevik ve yüksek manevra kabiliyetine sahip hedeflerdeki gelişmeler, bu hedeflere karşı olan müdahaleyi zorlaştırır. Tek bir önleyici füzenin bu tür hedefleri etkisiz hale getirmesi zor olmakla birlikte yüksek teknoloji ve yüksek manevra kabiliyeti özelliklerine sahip olması gerekir. Bu gereksinimlerin üstesinden gelebilmek için, düşük hızlı ve düşük manevra kabiliyetine sahip kalitesiz önleyici füzeleri kullanan yeni bir koordineli güdüm yasası önerilmiştir. Önerilen güdüm yasasının amacı, hedefin gelecekte yüksek olasılık ile bulunabileceği yerlerin kapsanması sağlanarak, durdurma olasılığını artırmaktır. Bunun için önleyici füzelerin ara safha güdüm fazındaki yörüngeleri koordineli olarak ayarlanır. Önerilen güdüm yönteminin üç aşaması bulunur; hedef durum kestirimi, hedefin gelecekte yüksek ihtimal ile bulunabileceği yerlerin hesaplanması ve bu konumların önleyici füzeler tarafından kapsanmasının sağlanması. İlk aşamada Etkileşimli Çoklu Model (EÇM) süzgeci kullanılarak hedefin durum kestirim yapılmıştır. İkinci aşamada, tahmini hedef durumu hesaplanmıştır. Tahmini hedef durumu ile hedefin gelecekte yüksek olasılıkla bulunacağı yerler ifade edilmiştir. Tahmini hedef durumu hedef durumundaki belirsizliklerin kapsanması için olasılık yoğunluk işlevi (oyi) olarak tanımlanmıştır. Tahmini hedef durumu, hedefin yapabileceği manevranın limitinin bilinmesi ve bilinmemesi olmak üzere iki durum altında incelenmiştir. Her durum için tek bir Gaussian ve Gaussian karışımı olmak üzere iki yöntem önerilmiştir. Son aşamada ise önleyici füzelerin erişilebilir kümesinde yer alan her konum için bir olasılık değeri hesaplanmıştır. Olasılık değerleri hesaplanırken bir önceki aşamada elde edilmiş olan tahmini hedef durumundan elde edilen ait oyi kullanılmıştır. Yakalama olasılığını tanımlı bir zaman adımında artırmak için, önleyici füzelerin yörüngeleri bu olasılık değerlerine göre koordineli olarak hesaplanmıştır. Önerilen yöntemin zorlu manevra modlarına sahip hedeflere karşı etkinliğini göstermek için kapsamlı bir Monte Carlo çalışması yapılmıştır. Çalışmanın sonuçları, önerilen koordineli güdüm yasasının, düşük hız ve manevra kabiliyetine sahip önleyici füzelerin zorlu manevra modlarına sahip hedefleri önleme yeteneğini geliştirmede etkili olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The advancements in modern, more agile, and high-maneuverability targets such as ballistic missiles, cruise missiles, or aircraft make interception increasingly difficult. It is challenging for a single interceptor to engage these types of targets and high-technology, high-maneuverability interceptors are often required. To address these requirements, a novel coordinated guidance law was proposed that enables the utilization of multiple inferior interceptors rather than relying on a single high-tech interceptor in the context of ballistic missile defense. The proposed guidance law aims to adjust the interceptors' trajectories during their mid-course guidance phase to increase the probability of interceptions by ensuring that the most probable future positions of the target are covered. The proposed guidance law has three steps: estimating the target state, calculating the most probable future positions of the target, and evaluating the coverage of these positions by the interceptors. In the first step, the Interacting Multiple Model (IMM) filter was used for state estimation. In the second step, the predicted target states, which represent the most probable future positions of the target, were calculated. The predicted target states were modeled as a probability density function (pdf) that incorporates uncertainties in the target's state. The predicted target state calculation methods were analyzed for two cases based on whether the maneuvering capability of the target is known or unknown. For both cases, two methods were proposed to obtain the pdf of the predicted target state: single Gaussian and Gaussian mixture. In the last step, the likelihood of the reachable set of interceptors, computed based on the predicted target state, was obtained. The likelihood was used as a measure of the interceptors' coverage of the future positions of the target. To increase the probability of interception within a finite time, the trajectories of the interceptors were adjusted collaboratively based on the likelihood values. An extensive Monte Carlo study was used to demonstrate the effectiveness of the proposed methods against targets in challenging maneuvering modes. The results of the study demonstrate that the proposed coordinated guidance law is effective in improving the ability of inferior interceptors to increase the probability of interception against targets in challenging maneuvering modes.
Benzer Tezler
- Nonlinear model based guidance with deep learning based target trajectory prediction against agile attack patterns
Çevik saldırı manevralarına karşı derin öğrenme tabanlı tehdit yörünge tahmini ile doğrusal olmayan model öngörülü kontrol
ABDULLAH SADIK SATIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAZIM KEMAL ÜRE
- Ortaöğretim öğrencilerinin meslek hedeflerine dair görüşleri ve meslek seçimini etkileyen faktörler arasındaki ilişkinin fen eğitimi açısından incelenmesi
An investigation of the relationship between secondary education students' opinions on their vocational goals and the factors affecting their vocational choice in terms of science education
MAHİDE CANTEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Eğitim ve ÖğretimDokuz Eylül ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİMGE AKPULLUKÇU KOÇ
- Cumhuriyet Döneminde arşiv çalışmaları
Archive studies in republican period
YUSUF ZİYA SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
ArşivHacettepe ÜniversitesiAtatürk İlkeleri ve İnkılap Tarihi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYTEN SEZER
- Sigortacılık sisteminde aktif-pasif yönetimi ve Türkiye hayat sigortası örneğinde portföy performansının boyutlarını belirleyen faktörlerin irdelenmesine ilişkin bir model denemesi
Assets and liablity management in the insurance sector and investigating sectors that are determinating dimensions of the portfolio performance by relating to model testing in the Turkish life insurance sector
ALİ İHSAN DOĞAN
Doktora
Türkçe
2001
SigortacılıkMarmara ÜniversitesiBankacılık Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ABDÜLGAFFAR AĞAOĞLU