תכנון מסלול אופטימאלי למיירט במרחב בעל אזורי טיסה אסורים

1. תכנון מסלול אופטימאלי למיירט במרחב בעל אזורי טיסה אסורים סטודנטים: אורן חייט, אלכס דוטוב מנחה: חיים חורש

2. מטרה • מטרת הפרוייקט הינה פיתוח אלגוריתם לתכנון מסלולי טיסה לטיל מיירט מטרה, תוך התחשבות באילוצים הנובעים מאזורים אסורים לטיסה, מכשולים סטטיים ודינמיים. • האלגוריתם יספק מספר פתרונות חוקיים. • האלגוריתם יתבסס על המודל התלת מימדי של המטרה והמיירט. • יש להחזיר פתרון אופטימאלי מבחינת פונקציית מחיר המוגדרת, תוך אילוץ של זמן ריצה סביר למערכת. • ניצול אלגוריתם הנ"ל למספר מטרות ומספר מיירטים.

3. שלבי הפתרון • בניית מודל המטרה והמיירט. • בניית offline של GRID של נקודות במרחב (מרווחים קבועים בין הנקודות ומספר זויות פגיעה לאותה נקודה). • סימון של אזורים אסורים לטיסה בשלב ההכנה. • קבלת וקטור מצב של המטרה וחיזוי מסלול המטרה. • קביעת חלון לפגיעה. • בחירת נקודות חוקיות לפגיעה ע"י אינטרפולציה של נקודות בGRID. • מציאת נקודת פגיעה אופטימלית מבחינת פונקציית מחיר.

4. סכמת בלוקים (Top Level) של הפתרון הנבחר

5. מודל המטרה והמיירט • מודל המטרה – השתמשנו בנוסחאה לגוף בליסטי (וקטור מהירות התחלתית וכוח הכובד). • מודל המיירט – גוף בליסטי בתוספת כוח גרר (וקטור מהירות התחלתית, כוח הכובד, התנגדות האויר בגבהים שונים). • הכוחות במודל, מהם נבנו משוואות התנועה:

6. בנייה offline של רשת נ"צ: • ע"מ לתת פתרון מהיר מספיק, יבוצע רישום השטח ע"י פריסת Grid מראש. • הגדרת זוויות הגעה רצויות יחסית לאופק (זוויות גאמה שונות). • שמירת נתוני ירי התחלתיים למסלול(שיחזור ע"י האלגוריתם RungeKutta) מהירות פגיעה, וזמן מעוף. • ניצול האפשרות להיפוך ציר הזמן (time invariant model), ע"מ להאיץ את הבניה. • בדיקה של המסלולים, וייצור מטריצת שגיאות. • מימד הGRID– מערך תלת מימדי כשלכל נקודה בה יש 3 שדות (2 רכיבי המהירות וזמן מעוף)

7. אופן בניית הGRID

8. הדגמת חיזוי מסלול המטרה קלט - וקטור המצב פלט – מסלול חזוי מתנאי ההתחלה שהכנסנו כקלט

9. הגדרת תחום אפשרי ליירוט במישור המטרה: וקטור המצב ההתחלתי של המטרה: x=15000 z=2500 vx=-250 vz=250 הגדרת חלון היירוט:

10. הדגמה למציאת מסלולים לנק' נבחרת במישור המטרה: נק' הפגיעה הרצויה: x=9957 z=5482 מציאת תנאי התחלה, ע"י ביצוע אינטרפולציה לGRID, וביצוע בדיקה ו"טיווח יבש". מסלולים אפשריים: • Gamma final: -1.2566 Vx: 127.3006 Vz: 508.4773 • Gamma final: -0.94248 Vx: 172.5193 Vz: 410.518 • Gamma final: -0.62832 Vx: 211.0949 Vz: 371.2019 • Gamma final: -0.31416 Vx: 255.078 Vz: 350.5917 • Gamma final: 0 Vx: 324.3324 Vz: 343.1668

11. הדגמה למציאת מסלולים לנק' במישור המטרה(המשך): התמונה הכוללת: פגיעה בתוך רדיוס של 50מ' מהנק' נחשבת הצלחה.

12. פונקציית מחיר הפונקציה היא מהצורה : כאשר: Relative speed – מהירות יחסית בין המטרה למיירט. Impact angle – זוית פגיעה של המיירט במטרה. Time – זמן מעוף של המיירט אל הנקודת הפגיעה. position – גובה של נקודת פגיעה.

13. מה נעשה עד עכשיו • פיתוח מודל בליסטי של המטרה ושל המיירט. • בניית GRID עם זווית בנקודה הרצויה, ומיקום במרחב, כולל זמן מעוף  למספר זויות פגיעה שונות. • סימון נק' פגיעה מותרות, בהנתן גבולות גבהים אסורים לחלון היירוט, וקואורדינטות אסורות. • אינטרפולציה בין הנקודות בGRID על מנת למצוא פתרון לנקודת הפגיעה הספציפית. • פונקצית מחיר.

14. מה יבוצע בהמשך • הכנסת פונקצית מחיר לאלגוריתם בחירת המסלול. • בחירת נקודות מיטביות ביירוט. • בחירת זמן יציאה מתאים לפגיעה. • צידוד, הוספת מימד שלישי. • הוספת מכשוליים סטטיים לGRID עוד בשלב ההכנה. • זיהוי ועקיפת מכשולים סטאטיים. • זיהוי ועקיפת מכשולים דינמיים.

15. גאנט *זמן בשבועות

16. שאלות?