본 논문에서는 충돌각 및 종말 가속도를 제어하는 $t_{go}$-다항식 유도기법을 기반으로 표적 가관측성을 향상시키는 새로운 형태의 $t_{go}$-다항식 유도법칙을 제안한다. 제안한 유도법칙은 기존 $t_{go}$-다항식 유도명령에 거리오차와 비례이득으로 구성된 부가항을 합한 간단한 형태로서, 비례이득을 변화시킴에 따라 비행궤적의 형태를 결정할 수 있다. 또한 이는 $t_{go}$-다항식 유도가 가지는 충돌각 및 가속도 제어 특성을 그대로 유지한다. 본 연구에서는 제안한 유도법칙의 닫힌 해를 구하여 유도 특성을 고찰하고, 다양한 시뮬레이션을 수행하여 유도법칙의 타당성을 보이도록 한다.
본 논문은 제어시간이 제한된 유도탄에 적용하기 위한 유도법칙을 제안한다. 제안된 유도법칙은 잔여비행시간에 대한 다항식을 기반으로 설계되어 일반화된 형태를 가지게 된다. 또한 제어 종료시점에서 가속도 명령을 0으로 만들어 잔여비행시간(time-to-go) 추정 오차에 대한 민감도를 줄여주고, 단 분리 등의 이벤트 발생 시 비행 안정성을 증가 시켜줄 수 있다. 제안된 유도법칙을 적용하기 위한 잔여비행시간 추정방법을 제안하고, 고고도 방어요격탄의 중기 유도 및 종말 유도에 대한 적용 가능성을 제시한다. 다양한 시뮬레이션 수행을 통하여 제안된 유도법칙의 특성 및 성능을 분석한다.
본 논문은 표적의 방향 정보만을 측정할 경우 $t_{go}$-다항식 유도법칙의 표적 가관측성 분석을 다룬다. 본 연구에서는 직접적인 방법으로 표적의 가관측성을 분석한다. 등속도 표적에 대해 가관측성을 갖기 위한 조건들이 시선각의 함수로만 주어지기 때문에, $t_{go}$-다항식 유도법칙을 적용 했을 때 시선각의 닫힌 해를 도출하고, 이 닫힌 해를 가관측성 조건에 직접 대입하므로, $t_{go}$-다항식 유도법칙의 표적 가관측성 특성을 해석한다. 표적의 가관측성은 유도법칙의 유도이득, 초기 유도 조건과 유도명령의 형상에 따라 달라진다. 최종적으로 시뮬레이션을 통해 $t_{go}$-다항식 유도법칙의 표적 가관측성을 검증한다.
본 논문은 $t_{go}$-다항식 유도 법칙에서 가속도 제한을 고려한 유도이득(guidance gain)을 선정하는 방법을 다룬다. 다항식 유도 법칙은 유도명령의 형태를 $t_{go}$의 다항식 형태로 가정하여 유도 되며 유도이득으로 임의의 양의 실수 값 (Real value)을 선정할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 따라서 유도이득의 결정에 따라 큰 가속도 명령이 산출 될 수 있는 가능성이 있어서, 적절한 유도이득을 결정하는데 모호성이 존재하게 된다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 본 논문에서 다항식 유도 법칙의 가속도 명령의 닫힌 해를 유도하고, 이로 부터 최대 가속도와 유도이득 간의 관계식을 구하여 가속도 제한을 넘지 않는 유도이득을 선정하는 방법을 제안한다. 최종적으로 시뮬레이션을 통해 제안한 방법을 검증한다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.46-53
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2007
In this paper, a guidance law for vision-based automatic landing of unmanned aerial vehicles (UAVs) is proposed. Automatic landing is a challenging but crucial capability for UAVs to achieve a fully autonomous flight. In an autonomous landing maneuver of UAVs, the decision of where to landing and the generation of guidance command to achieve a successful landing are very significant problem. This paper is focused on the design of guidance law applicable to automatic landing problem of fixed-wing UAV and rotary-wing UAV, simultaneously. The proposed guidance law generates acceleration command as a control input which derived from a specified time-to-go ($t_go$) polynomial function. The coefficient of $t_go$-polynomial function are determined to satisfy some terminal constraints. Nonlinear simulation results using a fixed-wing and rotary-wing UAV models are presented.
본 논문에서는 이동표적을 요격하기 위한 ZEM(Zero-Effort-Miss) 기반의 유도법칙과 잔여시간(Time-to-go) 추정에 따른 유도명령의 특징을 살펴본다. 먼저, 가속도 명령을 미지수 계수를 포함한 잔여시간의 다항식 함수로 가정하고 이를 초기/종말 구속조건을 충족하도록 계수를 산출함으로써, 최종적으로 ZEM 벡터 되먹임 형태의 호밍 유도명령을 도출한다. 잔여시간의 추정방법에 따라 ZEM 벡터와 유도명령의 벡터방향이 결정되는 특징을 가지므로, 임의의 기준좌표계에 수직/수평하게 가속도 명령을 발생시키기 위한 일반적인 잔여시간 추정방법을 제안한다. 또한 제안한 유도법칙과 잔여시간 추정기법의 성능과 특징을 분석하기 위해 다양한 수치시뮬레이션을 수행하도록 한다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권4호
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pp.719-728
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2017
This paper proposes a synthesis of new guidance law to generate an evasive maneuver against enemy's missile interception while considering its impact angle, acceleration, and field-of-view constraints. The first component of the synthesis is a new function of repulsive Artificial Potential Field to generate the evasive maneuver as a real-time dynamic obstacle avoidance. The terminal impact angle and terminal acceleration constraints compliance are based on Time-to-Go Polynomial Guidance as the second component. The last component is the Logarithmic Barrier Function to satisfy the field-of-view limitation constraint by compensating the excessive total acceleration command. These three components are synthesized into a new guidance law, which involves three design parameter gains. Parameter study and numerical simulations are delivered to demonstrate the performance of the proposed repulsive function and guidance law. Finally, the guidance law simulations effectively achieve the zero terminal miss distance, while satisfying an evasive maneuver against intercept missile, considering impact angle, acceleration, and field-of-view limitation constraints simultaneously.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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