תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות
description
Transcript of תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות
![Page 1: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/1.jpg)
במטרות לפגיעה מסלול תכנוןמתמרנות
, ז: מיכאל גולן אוהד ורוחוב'מגישים
סגל: דניאל מנחה
![Page 2: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/2.jpg)
תוכןתוכן
הקדמה ואילוצים דרישות תיאורטי רקעתכן
שיגור זוויתPNGLINO2PNG
תוצאות שיגור לזמן קריטריון בודדת מטרה על מיירטים שניהדגמהמסקנות
![Page 3: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/3.jpg)
הקדמההקדמה
ומתמרנת • הגולשת במטרה לפגיעה אלגוריתם פיתוח. הקרקע פני על נקודה לעבר
• - לתלת והרחבה מימד בדו ניתוח כולל שנתי פרויקטמימד.
: צד מבט
![Page 4: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/4.jpg)
הקדמההקדמה
לפגיעה • שונים יירוט אלגוריתמים שלושה מומשו:) וכיוונים. ) גדלים הטיל תנועת קובעים במטרה
PNG-proportional navigationO2PNG-second order pngLIN-linear navigation
של • התחלתית שיגור זווית למציאת אלגוריתמים שנימיירט:
COV-constant velocityLUPA – angle lookup table
בסביבת • נעשו הסימולציות וכן האלגוריתמים מימושMATLAB.
![Page 5: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/5.jpg)
ואילוצים ואילוצים דרישות דרישות
•: - הבא התנאי קיום נדרוש יירוט לצורך
נסמן:: למטרה מיירט בין יחסי מרחק: יחסית מהירות- איטרציה של זמן אורך
: ליירוט דרישה
1.8
tr v
rv
t
![Page 6: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/6.jpg)
ואילוצים ואילוצים דרישות דרישות
•: אילוצים מספר.1 - : ל בין נעה פגיעה זווית הזווית תנאי
.) הגופים) של מסה למרכזי ביחס
מעל .2. להיות ניצבת תאוצה על איסור
.3 : בין נעה התקפה זווית אווירודינמית מגבלה. - ל
.4: ומטרה מיירט בדחף הגבלהאורך- לכל מסה כפול של קבוע דחף מטרה
התנועה.- ל- מסה כפול של דחף . 15מיירט שניות
3030
5g
30
30
210
sec
m
240
sec
m
![Page 7: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/7.jpg)
תיאורטי תיאורטי רקע רקע
על, מיקום• נקבעות והמיירט המטרה ותאוצות מהירויות. התנועה משוואות פי
: טיל על כוחות תרשים
Lift , עילוי- כוחDrag , גרר- כוח
2
2l
AL v c
2
2d
AD v c
![Page 8: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/8.jpg)
תיאורטי תיאורטי רקע רקע
•: רלוונטיות זוויות
•: התנועה משוואות
.
.
.
cos cos
cos sin
sin
1cos sin
1 sinsin
cos
1sin cos cos
x v
y v
z v
v T D gm
T Lm v
gT L
m v v
![Page 9: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/9.jpg)
תכןתכן
" מיקום• משוואות, י ע נקבעות ותאוצות מהירויותהתנועה .
: אוילר קירוב לפי איטרטיבי באופן נקבע הדבר
,
: איטרציה בכול השלבים.I . אלגוריתם חישוב פי על נקבעת אנכית תאוצה
. , - קובעים מ גדול תאוצה שערך במקרה.II קצב נגזרות אנכית תאוצה לערך הדרישה מתוך
: המסלול בזווית השינוי
1 ii i xx x v t 1i i iv v a t
5g5a g
2 2
2 2
2 2 2 2 2
[ , ,0]
[ , , ]
y x
x y
z x z y x y
x y z x y
V Vbd a
V V
V V V V V Vgd a
V V V V V
![Page 10: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/10.jpg)
תכןתכן
.III: סיבוב וזווית התקפה זווית חישוב
, - ל שבין בטווח אינו ההתקפה זווית ערך כאשר. הרלוונטי הקיצון ערך להיות נקבע ערכה
.IV: מקבילית תאוצה חישוב
.V , של במקרה ראשון לשלב חזרה היירוט תנאי בדיקת . יירוט חוסר
2
2cos (cos )
cos , arctan
1 1 (cos )2la
gbd gd
v bdgv gdT c Avmv m
3030
1[ cos ] sinv T D g
m
![Page 11: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/11.jpg)
תכןתכן
/ זמן- מקום של כפונקציה מצב פרמטרי של גרפים דוגמה(:2אינדקס) מיירט- עבור
לאחר בתאוצה , )15קפיצה אילוץ לפי (.4שניות
0 100 200 3000
5000
10000x2 Vs time
[0.1*sec]
[m]
0 100 200 3000
1000
2000
3000height2 Vs time
[0.1*sec]
[m]
0 100 200 3000
200
400
600velocity2 Vs time
[0.1*sec]
[m/s
ec]
0 5000 100000
200
400
600velocity2 Vs x
[m]
[m/s
ec]
0 5000 10000-20
-10
0
10
20
30
40parelel acceleration2 Vs x2
[m]
[m/(s
ec)
2 ]
0 100 200 300-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40perpendicular acceleration2 Vs time
[0.1*sec]
[m/(s
ec)
2 ]
![Page 12: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/12.jpg)
תכןתכן
•: הגנה אזורבאורך צלע עם .12,000[ m]ריבוע בראשית שמרכזו
- ו מהירות לרדיוס 15עבור מגיעים דחף 4.5שניות. מ" ק
300sec
m
![Page 13: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/13.jpg)
:1' אלגו שיגור COV-constant velocityלזווית :1' אלגו שיגור COV-constant velocityלזווית
•: ומיירט מטרה של קבועה מהירות הנחת
: יירוט קבלת לצורך
: הקוסינוסים ממשפט
לעבר נשגר יירוט לצורך
m
t m t
vh zz h h k
v v v
2 2 2 2 cosk h r h r h a
2 2 2
2
cos ( cos ) ( 1)
( 1)
r a r a k rh
k
tr h v
![Page 14: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/14.jpg)
: 2' אלגו שיגור LUPA- lookup table angleלזווית : 2' אלגו שיגור LUPA- lookup table angleלזווית
.1
שיגור 1( של סימולציות סמך על נבנית המיירטהמטריצה.בזוויות ישר בקו שינוע דרישה ולפי שונות אנכיות
: כך כללי באופן נראית המטריצה
המשוער המיירט מיקום קורדינטת מכיל במטריצה תא כל.) ( ) שורה ) ולזמן עמודה ההתקדמות לזווית בהתאם
תנועת סימלוץזוויות לפי מיירט
שונות שיגור
של סימולציהמטרה טיל
שלא בהנחהשובר
בין השוואהמיקומים
של משועריםושיגור הטילים
![Page 15: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/15.jpg)
: 2' אלגו שיגור LUPA- lookup table לזוויתangle
: 2' אלגו שיגור LUPA- lookup tableלזוויתangle
תנועת . 2 עבור סימולציה בהנחה המטרהמבצעים : שלה משוער מיקום מקבלים שוברת לא שהיא
זווית את בטווח זמן כל זמן לכל ומחשביםההתקדמות:
.3: הזמן על בלולאה עובריםלזו מיירט של קורדינטה בין ההפרש מתי בודקים
של . לאפס קרובה מטרה
: לשיגור קריטריוןקודמת ואיטרציה נוכחית איטרציה
- - מימדי הדו .במקרה - שמצאנו ה היא השיגור זווית
- - מימדי התלת זווית .במקרה נוספת
z'z
' 0z z ' 0z z
arctan
y
x
0 1000 t
2 2 2arcsin
z
x y z
![Page 16: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/16.jpg)
: 1' אלגו PNG-proportional ליירוט navigation
: 1' אלגו PNG-proportionalליירוט navigation
לפי • הנקבעת לזווית בהתאם .COVשיגור•. ביותר הנפוצים ההנחייה מחוקי אחד•PNG להשתנות צריך המיירט מהירות ווקטור כי מכתיב
. הכיוון ובאותו הטילים בין ראייה קו לשינוי יחסי באופן
פרופורציונלי: • באופן ימינה מיירט של פניייה בציור. הראייה בקו לשינוי
![Page 17: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/17.jpg)
: 1' אלגו PNG-proportional ליירוט navigation
: 1' אלגו PNG-proportionalליירוט navigation
הרעיון:•. קבוע להיות למיירט מטרה בין וקטור כיוון על שמירה
ה של הסיבוב בכיוון מסתובב los – (lineמיירטof sight) לזו פרופורציונלית זוויתית במהירות
- ה .losשל
: הוא החוק
כאשר:N -פרופורציה קבוע
- , ל - שווה מטרה אל ראיה קו של זוויתית מהירותמיירט - מהירות
Mc Ma N V FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
FFFFFFFFFFFFFF
MVFFFFFFFFFFFFFF2
r r
r
FFFFFFFFFFFFFF
![Page 18: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/18.jpg)
:2' אלגו LIN- linear navigationליירוט :2' אלגו LIN- linear navigationליירוט
לפי • הנקבעת לזווית בהתאם .LUPAשיגור , נע מיירט שיגור ישר לאחר (.בקו זוויתית ) תאוצה איפוס
אלגוריתם לפי לנוע עובר המקרים PNGמיירט בשניהבאים:
.1. המטרה של שבירה לאחר
מרחק ) 2. מהמטרה קטן למרחק מגיע מיירט כאשר-2000שהוגדר- : .) ה של דיוק אי הסיבה LUPAמטר
. בודקת היא אותם זוויות של סופי ממספר הנובע
.
![Page 19: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/19.jpg)
:3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט :3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט
לפי • הנקבעת לזווית בהתאם .LUPAשיגורתאוצה • של הנחה תחת מיקום שיערוך על מתבסס
מקבילית . ומיירט מטרה של קבועה
נסמן:Q " ווקטור- המטרה מהירות וקטור י ע שנוצר המישור
. למיירט מטרה בין מרחק: ווקטורים לשני מופרדת מיירט בקרת
למישור 1( השייך - Qוקטור וקטור מיירט למהירות וניצבp .
)2- ל הניצב - pוקטור וקטור מיירט .sולמהירות
![Page 20: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/20.jpg)
:3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט :3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט
בכיוון :sתאוצהאלגוריתם : PNGלפי
וקטור על הטלה :sלאחר
במישור: להיות מיירט הבאת .Qמטרה
Mc Ma N V FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
,s Mca a s s FFFFFFFFFFFFFF
![Page 21: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/21.jpg)
:3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט :3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט
בכיוון : pתאוצהנגדיר-
מישור - על המהירות וקטור של .Qהטלהx -מישור על מיירט מהירות וקטור בין חיתוך Qנקודת
. מטרה מהירות לווקטור
לנקודה - מיירט הגעת .xזמן קבועה תאוצה בהנחתמטרה - . הגעת זמן
: נרצה
l
1t
2t" 2 1
3 02
t tt
![Page 22: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/22.jpg)
:3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט :3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט
: - ל טיילור פיתוח
3t0
2 23 3
3 3( ) 2
( )( ) ....
2t
dt d t pt t p
dp d p
![Page 23: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/23.jpg)
:3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט :3' אלגו O2PNG-second order PNGליירוט
נסמן:
: הליניארי בקירוב התאפסות לקבלת
בווקטור מיירט במהירות הנדרש השינוי להביא pזהו כדילאיפוס .
: נדרוש כן על
. הבקר - של פרופורציה קבוע
3t.
33 3 .
3
0 t
t t p pt
3.
3
p
ta kp
t
FFFFFFFFFFFFFF
3t
33
dtt
dp
kp
![Page 24: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/24.jpg)
מימד- דו מימד- תוצאות דו תוצאות
כאשר • האלגוריתמים שלושת עבור סימולציה נריץאחד לכל אפשריים ערכים ארבעה הגדרנו
: הבאים מהפרמטרים. בקרקע המטרה יעד מיקום. שוברת מטרה בה גובה. מטרה של התחלתית זווית. שבירה מנקודת מטרה מרחק על מטרה מיעד שבירה נקודת של אופקי מרחק
הקרקע.
. : אלגוריתם" לכל שונים תרחישים כ סה
54 1024
![Page 25: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/25.jpg)
מימד- דו מימד- תוצאות דו תוצאות
: המתקבלות התוצאות
. -" מטרה " בטיל מיירט טיל של פגיעה הצלחה
. -" בקרקע " מטרה טיל פגיעת כישלון
![Page 26: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/26.jpg)
מימד- תלת מימד- תוצאות תלת תוצאות
במימוש :O2PNGשיפורים מימד בתלת
.1- " ב " בדחף לשינוי מודע - 15מיירט ישלח טיל שניותמוגבל שדחף למרות להגיע יספיק אליה לנקודה
בזמן.של 2. במרחק כי , 2000קביעה מיירט ממטרה מטרים
לפי לנוע . PNGיעבור
עם היירוט אלגוריתמי עבור סימולציה נריץ. אלגוריתם לכל שונים תרחישים
83 6561
![Page 27: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/27.jpg)
מימד- תלת מימד- תוצאות תלת תוצאות
: המתקבלות התוצאות
בביצועי . O2PNGשיפור מימד דו לעומת
![Page 28: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/28.jpg)
שיגור לזמן שיגור קריטריון לזמן קריטריון
• . המטרה גילוי ברגע שוגר מיירט כה עד
•- אופטימלי שיגור זמן למצוא בבואנו השיקולים מערךיתרונות:. בדלק חיסכון. הצלחה - אחוזי שיפור מסויימים במקרים
חסרונות: . מתמדת זמן במצוקת נמצא מיירט טיל. מהירותו בשיא שנמצא טיל עם התמודדות. התוקף של והטעיות לשינויים להגיב זמן פחות
![Page 29: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/29.jpg)
שיגור לזמן שיגור קריטריון לזמן קריטריון
מיירט 5הרצת של המטרה O2PNGסימולציות בהםנמצאת
מטר של במרחק .) הצירים ) בראשית שנמצא מהמיירט
: המתקבלות התוצאות
. " סטטיסטי ביצועים חקר י ע התקבלו תוצאות
12000,14000,16000,18000,20000
![Page 30: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/30.jpg)
שיגור לזמן שיגור קריטריון לזמן קריטריון
דוגמה- במרחק נמצא כאשר מיירט .16,000שיגור ממטרה מטר
---. מיירט ---. שבירה לפני מטרה --- . שבירה לאחר מטרה
0
1
2
x 104
-8000-6000-4000-20000200040000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
z[m
]
y[m]x[m]
676
![Page 31: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/31.jpg)
בודדת מטרה על מיירטים בודדת שני מטרה על מיירטים שני
•: - מיירטים בזבוז של מובהק חיסרון הברור היתרון לצד . " ראשון " יירוט לתוצאת להמתין יכול אינו שני מיירט
, בוזבז הצליח ראשון יירוט אם שגם היא המשמעותמיירט.
- מסלול בשערוך טעינו אם מיירטים בין תלות קיימת , ולכן פעמיים טעות אותה את ביצענו התוקף הגוף
. מיירטים שני בזבזנו
•. " סטטיסטי ביצועים חקר י ע התוצאות קבלת
![Page 32: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/32.jpg)
בודדת מטרה על מיירטים בודדת שני מטרה על מיירטים שני
בזמן - 1. בודד מיירט של מקרה הצלחה באחוזי שיפור 0בחינת : בזמן אחד מיירטים שני שיגור של 0לעומת בהפרש והשני
50...10,20: שניות
.2 - בזמן בודד מיירט שיגור הצלחה באחוזי שיפור …50בחינתשני 10,20 שיגור לעומת הסימולציה מתחילת שניות
בזמן: והשני אפס בזמן האחד :10,20...50מיירטים שניות
![Page 33: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/33.jpg)
הדגמההדגמה
. דיברנו עליהם התרחישים של חיה הדגמה כעת נביא
![Page 34: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/34.jpg)
מסקנות מסקנות
: היירוט אלגוריתמי בין השוואה- ל- חלוקות PNGסיבוכיות פחות נדרשות
. נמוכה סיבוכיות בעל ולכן ווקטוריות ומכפלות- ל שבירה לפני -LINשיערוך O2PNGו-
. שיגור זווית למציאת יותר יעיל אלגוריתם - באנרגיה -PNGחיסכון מבצעים O2PNGו
, " עצמן " לתקן כדי רבות בקו LINתזוזות נע. באנרגיה חסכוני ולכן מהתנועה נכבד חלק ישר
- לרעש לחלוטין LINחסינות בקרה נטול . - מרעשים מאוד מושפע ישר בקו בתנועתו
O2PNG , התאוצה בחישוב לרעשים חשוף- ל .PNGבניגוד
![Page 35: תכנון מסלול לפגיעה במטרות מתמרנות](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062217/56814c5d550346895db97d4c/html5/thumbnails/35.jpg)
מסקנות מסקנות
: ייעול הצעותPNG -של התחלתית זווית לפי -LUPAיירוט ל ) LINבדומה
.O2PNGו-)
LIN - לפי .O2PNGתנועה מטרה שבירת לאחר לפי הנבנית המטריצה מימדי .LUPAהגדלת
O2PNG. בתאוצה- קבוע שינוי של הנחה