Implementation of a missile simulator for distributed real-time simulation

摘要

Sotaoperaatioissa hyödynnetyt laitteet ja niiden tarvitsemat resurssit kasvattavat operaatioista koituvia kustannuksia merkittävästi. Sotaharjoituksissa pyritään jäljittelemään oikeita sotatilanteita, mutta esimerkiksi satojen tuhansien eurojen arvoisten ilmataisteluohjusten käyttäminen harjoitustarkoituksiin ei ole järkevää. Simulaatioiden avulla osia harjoituksista voidaan mallintaa tietokoneella, jolloin resursseja kuluu vähemmän ja kustannuksia saadaan madallettua.Teknologioita sekä kaupallisia toteutuksia sotaharjoitusten simulointiin on olemassa useita. Kaupalliset toteutukset kuitenkin myydään kokonaisuuksina eikä niiden yksittäisiä simulaattoreita, kuten ohjussimulaattoria, voida hyödyntää itsenäisinä komponentteina osana muita järjestelmiä. Työn kohdeyrityksellä oli tarvetta reaaliaikaiseen simulaatioon soveltuvalle ohjusmallinnukselle.Tässä diplomityössä suunnitellaan sekä toteutetaan ilmataistelu- ja ilmatorjuntaohjuksia simuloiva ohjussimulaattori, joka voidaan liittää osaksi hajautettua simulaatiota. Työssä perehdytään hajautettujen simulaatioiden toimintaan sekä ohjusten ominaisuuksiin, jonka jälkeen oikean ohjuksen toiminnasta tehdään yksinkertaistavia oletuksia. Oletusten avulla muodostetaan maapallon ilmakehässä liikkuvan ohjuksen mallinnuksesta vastuussa oleva ohjusmalli. Ohjusmallia varten työssä johdetaan kuuden vapausasteen liikeyhtälöt jäykälle kappaleelle, joiden lisäksi esitetään yhtälöitä ohjukseen muodostuville voimille. Ohjusmallin toiminnassa keskitytään ohjuksen oikeankaltaisen lentoradan mallinnukseen sekä mallin suorituskykyisyyteen. Työn lopussa esitetään mittaustuloksia mallin toiminnasta ja suorituskyvystä.Työssä toteutetun ohjussimulaattorin tarkkuus soveltui hyvin suunniteltuun käyttökohteeseen ja se otettiin käyttöön loppukäyttäjän käyttämässä tuotteessa, jossa se korvasi aiemman ohjusmallinnuksen. Toteutettu ohjusmalli sekä jäykkien kappaleiden mallinnus antavat hyvän pohjan tuleville simulaattoreille, jos tulevaisuudessa on tarvetta mallintaa esimerkiksi lentokoneiden liikettä tarkemmalla tasolla.