استخراج خطای نصب سیکر نسبت به INS در موشک های پدافندی

رنجبر, حمید; یاقوتی نیّت, فرشاد

doi:10.47176/MAJ.2025.1523

استخراج خطای نصب سیکر نسبت به INS در موشک های پدافندی

نوع مقاله : گرایش دینامیک، ارتعاشات و کنترل

نویسندگان

حمید رنجبر ¹

فرشاد یاقوتی نیّت ²

¹ کارشناسی ارشد،دانشگاه خواجه نصیر،تهران، ایران

² دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد،ایران

10.47176/MAJ.2025.1523

چکیده

در فاز نهایی رهگیری اهداف توسط موشک‌های پدافندی، از سیکر استفاده می‌شود. در این فرآیند، توجیه زوایای سیکر جهت قفل بر روی اهداف از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این توجیه، منابع خطای مختلفی وجود دارد که منجر به کاهش دقت رهگیری اهداف می‌شود. یکی از این منابع خطا، خطای نصب آنتن سیکر نسبت به سیستم ناوبری اینرسی (INS) موشک است. این خطا با توجه به محدود بودن عرض بیم سیکر، ممکن است مانع از قفل کردن سیکر بر روی اهداف شود. این خطا تابعی از دقت ساخت مکانیکی موشک بوده و بنابراین در هر موشک دارای مقداری متفاوت است. تاکنون این منبع خطا به صورت پذیرفته شده در محاسبات هدایت و کنترل موشک در نظر گرفته می‌شده است. برای اولین بار در این مقاله، روشی ساده، عملیاتی و کارآمد جهت استخراج این خطا ارائه شده است که می‌تواند منجر به افزایش دقت روانه‌سازی آنتن سیکر جهت قفل سیکر بر روی اهداف در موشک‌های پدافندی، بالاخص موشک‌های پدافندی برد بلند، شود.

کلیدواژه‌ها

موشک پدافندی

سیکر

سیستم ناوبری اینرسی (INS)

خطای نصب سیکر نسبت به INS

ماتریس دوران

موضوعات

ساخت و تولید

عنوان مقاله English

Extraction of Seeker to INS Misalignment Error in Air Defense Missiles

نویسندگان English

Hamid Ranjbar ¹

Farshad Yaghouti Niyat ²

¹ Master's degree , Khajeh Nasir University, Tehran, Iran

² PhD, , Ferdowsi University of Mashhad, Iran

چکیده English

In the final phase of target tracking by surface-to-air missiles, seekers play a crucial role. Precise alignment of the seeker’s angular orientation for target lock-on is of paramount importance in this process. Several sources of error can affect this alignment, leading to a reduction in tracking accuracy. One key source of error is the misalignment between the seeker antenna and the missile’s Inertial Navigation System (INS). Given the seeker’s narrow beamwidth, this misalignment can prevent the seeker from successfully locking onto the target. This error is directly related to the missile’s mechanical manufacturing tolerances and thus varies from missile to missile. Until now, this error has been considered an accepted uncertainty in missile guidance and control calculations. This paper, for the first time, presents a simple, practical, and efficient method to quantify this misalignment error, which can significantly improve the accuracy of seeker antenna handling and target lock-on, especially in long-range surface-to-air missile systems.

کلیدواژه‌ها English

Air Defense Missile

Seeker

Inertial Navigation System (INS)

Seeker to INS Misalignment Error

Rotation Matrix

[1] SURFACE-TO-AIR, MILITARY HANDBOOK. MIL-HDBK-1211(MI), U.S. Department of Defense. 1995.

[2] Gates, R.V., Missile Development 1945-1960: A Winding Path. AFHF, 2024; 71(2): 139-145. DOI: 10.48512/XCV8459520

[3] Stumpf, D.K., The Last Thirty Seconds: A Brief History of the Evolution of Hit-to-Kill Technolog. UA press. 2024, DOI: 978-1-68226-255-9.

[4] Witte, R.W. and R.L. McDonald, Standard Missile: Guidance System Development. Johns Hopkins APL Tech. Dig. 1981, 2(4). DOI: 38182135.

[5] Sadati, M.M.S.S.H., Guidance and Control of a Two-dimensional Model of a Surface-to-Air Missile Using Proportional, Integral, Derivative and Optimal Fuzzy Control. Aerospace Mechanics, 2023, 19(4): 11-26 (In Persian). DOR: 20.1001.1.23221070. 1403.13.1.7.3.

[6] Aldib, A.R.K.S., Ballistic Missile Error Budget Analysis and Measures of Most Probable Causes of CEP Error. Aerospace Mechanics, 2012. 8(3): 3-6 (In Persian). DOR: https://sid.ir/ paper/465685/fa.

[7] Venkatamani, T., M. Kannan, and V. Reddy. Integrated guidance, navigation, and control system for tactical missile applications. DASC. IEEE. 2020. 11. DOI: 10.1109/DASC50938.2020.9256792.

[8] Li, X., et al. Integrated guidance and control for missiles with strap-down seeker. CCC, IEEE. 2017, 42(6) : DOI: 10.2514/1.G004040.

[9] Stekler, H.O., The structure and performance of the aerospace industry. UC press. 2023, 1 . DOI: 978-0520012141.

[10] Markin, E., Principles of Modern Radar Missile Seekers. a.k.a. 2022, 4(15). DOI: 978-1630817770.

[11] Ünal, A., Laser seeker design with multi-focal diffractive lens. ERX. 2023. 5(4): 045014. DOI: 10.1088/2631-8695/ ad0024.

[12] Tang, T., et al. Multi-Feature Fusion Based Radar Seeker Against Corner Reflector Interference. ICMLCA, IEEE. 2024. 5(10): 1872. DOI: 10.3390/electronics 13101872.

[13] Li, Q., et al. Jamming effect analysis of point-source infrared decoy on infrared spin-scan seeker. ICAC. IEEE. 2024. 7. DOI: 10.1109/ICAC61394.2024.10718789.

[14] Strickland, J., Missile flight simulation. Lulu. 2015, 10(25). DOI: 9781329644953.

[15] Arvan, M.G.M.R., Position-Independent Navigation Scheme of a Gimballed Inertial System. Aerospace Mechanics, 2020. 16(3): 1-20 (In Persian). DOR: 20.1001.1.26455323.1399.16.3.1.9.

[16] Jekeli, C., Inertial navigation systems with geodetic applications. De Gruyter. 2023, 7(24). DOI: http://dx.doi.org/10.1515/ 9783110800234.

[17] Haldorai, A., S. Murugan, and M. Balakrishnan, A Review on Smart Navigation Techniques for Automated Vehicle. AI for SDGs. 2024, 4: 249-269. DOI: 10.1007/978-3-031-53972-5_13.

[18] Xuan, J., et al., A Review on the Inertial Measurement Unit Array of Microelectromechanical Systems. Sensors, 2024. 24(22): 7140. DOI: 10.3390/ s24227140 .

[19] Braasch, M.S., Inertial navigation systems. Wiley. 2016, 7(17): 1-25. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119163060.ch1.

[20] Zhang, T., et al., A robust and efficient IMU array/GNSS data fusion algorithm. IEEE Sens. J. 2024, 8: 26278. DOI: 10.1109/JSEN.2024.3418383.

[21] Engelsman, D. and I. Klein, Information-aided inertial navigation: A review. IEEE Trans. Instrum. Meas. 2023. 1(72): 1-18. DOI: 10.1109/TIM.2023.3303496.

[22] Salmani, N.G.S.N.A., Implementation of GPS / INS Fusion Algorithm Using GPS Pseudo-Range. Aerospace Mechanics, 2022. 18(4): 105-118. (In Persian). DOR: 0.1001.1.26455323.1401.18.4.8.2.

[23] Alhassan, N.O.G.H., Proposing a New Approach to Increase the Accuracy of the GPS / INS Integration System Based on an Incremental Predictive Filter During GPS Outage and it's Implementation in the Laboratory Aerospace Mechanics, 2022. 17(4): 97-108 (In Persian). DOR: https://sid.ir/paper/1052084/fa.