비행체가 한 지점에서 다른 지점으로 이동하기 위하여는 적절한 유도 조종장치가 필요하게 된다. 좀 더 넓은 의미에서 생각하며, 일반적으로 이러한 system은 비행체의 동적 현상, 즉 가속도, 속도, 위치 및 각속도 등을 측정하는 다양한 감지기들과 신호처리장치, 그리고 힘과 moment를 발생시키는 구동장치로 이루어진다. 또 유도조종 system의 설계과정에서는 비행환경에 따라 신호(상태변수)의 양이 많고, 각 subsystem들은 상당히 고차에다 비선형적이다. 따라서 유도조종 system은 하나의 대규모 system으로 생각될 수 있다. 본문의 구성은, 2장에서 주로 비행체의 공력학적인 면을 다루고, 3장은 유도장치로서 각 유도방식에 따른 간략한 설명과 장단점을 비교하였다. 4장은 조종장치로서 조종방식과 비행체제에 필요한 계기 및 구동장치에 관하여 설명하였고, 5장은 설계 및 방법과 시험에 관하여 논하였으며, 끝으로 6장에서는 간략한 결론을 내렸다.
안전성이 중요한 실시간 내장형 시스템인 유도조종장치에서 시간 제약성을 만족하는 것은 매우 중요한 문제이다. 기존 유도조종장치 소프트웨어 개발에서는 주로 테스트 단계에서 시간 제약성 만족을 확인한다. 하지만 이 방법은 늦은 오류의 발견으로 인해 전체 소프트웨어 개발 비용이 커질 가능성이 있다. 이러한 단점을 극복하기위해 본 논문에서는 설계 단계에 정형 기법을 적용하여 유도조총장치 소프트웨어의 시간 제약성을 검증하고자 한다. 이를 위해서 실시간 시스템에 대한 모델링과 검증을 지원하는 TIMES 도구를 유도조종장치 소프트웨어 설계에 적용하는 사례 연구를 수혈하고 그 결과를 분석 및 평가하였다.
본 논문에서는 무인비행체를 특정 위치로 유도하기 위한 자동조종장치를 설계하였으며, 설계되어진 자동 조종장치에 대해 외부 교란에 대한 강건성을 시험하였다. 무인비행체의 속도를 저속, 순항, 고속으로 분류하여 각각의 속도에 대한 자동조종장치를 설계하였으며, 설계되어진 자동조종장치의 이득에 대해 이득 스케듈링을 수행하였다. 무인비행체의 운용고도에 따라 대기교란 모델을 발생하였고, 모의실험을 통해 이에 따른 무인비행체 자동조종장치의 강건성을 증명하였다.
유도무기체계를 위한 구동장치는 크게 유도탄 조종용 구동장치와 유도무기 발사대 터렛 구동장치로 나눌수 있다. 유도탄 구동장치는 1회용이지만 높은 출력/무게비가 요구되고, 발사대 구동장치는 대부하라는 점에서 기술적 특성이 구별된다. 유도무기 구동장치로는 유압, 공압, 전기모타 구동장치가 쓰일수 있으나 종래에는 작은 동력이 요구되는 전술용 유도무기의 구동장치를 제외하고는 많은 경우에 출력대 무게 비가 높은 유압구동장치가 사용되어왔다
BTT 미사일은 STT 미사일과 달리 피치와 롤 채널이 동역학적으로 결합되어 있기 때문에 유도 법칙 개발 시 3차원 추적 기하학을 고려하여야 한다. 기존 연구결과들과는 달리 본 논문에서는 3차원 추적 기하학뿐만 아니라 자동조종장치의 피치와 롤 채널 동역학을 모두 고려한 BTT 미사일의 최적 종말 유도 법칙을 제안한다. 그 결과, 제안하는 유도 법칙은 상대적으로 느린 자동조종장치 동역학에서도 시간 지연 효과로 인한 성능 하락 없이 작은 요격 오차의 높은 요격 성능을 보장한다. 또한, 제안하는 최적 유도 법칙은 잔여 비행시간의 함수를 계수로 하는 궤환 형태로 구해진다. 끝으로 다양한 요격 상황에서의 모의실험을 통해 그 성능을 입증한다.
과수원 방제 작업 시 인체에 해로운 농약으로부터 운전자를 보호하고 노동력 및 농약의 절감, 환경오염의 방지 등의 효과를 꾀하기 위하여 무선 전파 리모콘을 이용한 무인 스피드 스프레이어의 원격제어 시스템을 개발함과 동시에 유도케이블식 주행유도 장치에 의한 자율주행 무인스피드 스프레이어를 개발하였다. 무인 스피드 스프레이어는 원격조종 시스템, 유도케이블 시스템, 장해물 검출장치, 제어 액튜에이터 등으로 구성되어 있고 원격조종 및 자율주행이 가능한 시스템이다. 무인화 한 스피드 스프레이어의 특징은 다음과 같다. 1) 무선 전파 리모콘과 유도 케이블에 의한 주행 유도장치를 개발하여 스피드 스프레이어에 장착한 결과 리모콘 조작방식과 주행 유도방식 모두 가능하였다. 2) 원격 조종은 주행 (전진, 후진), 조향, 3방향의 노즐 및 팬, 분무기, 주행정지 등 16종류의 조작이 가능하다. 3) 농업용 리모콘으로는 FSK방식보다 전송에러가 적은 DTMF방식이 우수하였으며, 농업용 특정 소전력 무선국이 필요하다고 생각된다. 4) 5개의 저임피던스 검출코일과 윈도우 컴퍼레이터 회로로 구성된 디지털식 케이블 유도 시스템은 2개의 검출코일에 유기 된 상대적 전압치로서 궤도를 수정하는 아날로그 검출방식보다 주행 성능이 우수하였다.
본 논문에서는 유도무기체계의 탐색기 기술에 대한 사항과 발전방향에 대해 연구하였다. 탐색기는 유도무기에 탑재되는 장치로서 호밍유도의 구현을 위해 표적을 찾고 확인하여 포착한 후 표적을 추적하며, 유도명령을 계산하는 데 필요한 표적의 방향 또는 위치 정보를 유도조종 장치에 제공하는 일련의 기능들을 수행한다. 따라서 탐색기는 유도무기의 체계 및 유도조종 성능을 결정하는 핵심장치 중의 하나이다. 탐색기는 전술 및 전력용 유도무기에 이르기까지 서로 다른 목표와 사양으로 개발되고 있으며 유도무기체계의 경제성, 운용성, 신뢰성과 명중률의 향상을 위해 설계 요구조건이 더욱 다양화되고 있다. 따라서 본 연구를 통해서 유도무기체계 탐색기의 특성 및 세부기술의 발전방향을 제시하였다.
본 논문에서는 비행선의 정점체공을 위한 자동조종장치 예비 설계 결과를 다루었다. 이를 위해 비행선의 선형 운동방정식을 유도하였다. 그리고 선형 모형을 이용하여 비행선의 순항 모드의 정점 체공 모드에 적합한 제어 법칙을 제시하였다. 선형 시뮬레이션 결과를 통하여 정점 체공 자동비행이 가능함을 확인할 수 있었다.
The guidance control module is needed for control of a GPS guided bombs to improve the accuracy and availability of a conventional bomb. In this paper, we present the development of hardware design, software design and test environments of it. And we also show the process of the tests and the results verifying and proving for its required functions and performances through ground tests and flight tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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