Geri Dön

DESIGN OF A COMBAT SIMULATION ENVIRONMENT

MUHAREBE SİMÜLASYON ORTAMI TASARIMI

  1. Tez No: 520666
  2. Yazar: GÜNEY GÜNER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Gerçek zamanlı yazılım, Savaş uçakları, Sistem simülasyonu, Uygulama yazılımı, Real time software, Fighter aircrafts, Application software
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Simülasyon, havacılık araştırmalarının ve tasarımlarının vazgeçilmez bir parçasıdır. Bilgisayarlar, karmaşık sistem davranışlarının tahmin edilmesinde, birçok varlığın analiz ve test edilmesinde büyük imkan sağlarlar. Bu imkanlara ek olarak, aviyonik sistemler gibi araç üstü bileşenler, kokpit ekranları, uçuş kontrol sistemi gibi pilot-etkileşimli sistemler ve araçların çalıştırılması için prosedürler bu sayede üretilebilmektedir. Simülasyon, araştırma ve tasarım çalışmalarının tüm aşamalarında yer alabilir. Temel araştırma ve kavramsal tasarım sırasında, düşük ve orta düzeydeki simülasyonlar, sistem tasarımındaki temel sorunları ve kısıtlamaları ortaya çıkarabilir. Tasarım süreci ilerledikçe, daha yüksek doğruluklu modeller sisteme eklenebilir, böylece çıktılar üzerinde yapılan analizler, tasarımcılara daha detaylı ve doğru geri bildirim sağlar. Bu gelişmeler doğrultusunda, çalıştığımız alan itibariyle hava araçlarının modellenmesi ve belirli katsayılar üzerinde yapılan değişiklikler sonucu elde edilen çıktıların analizlerinin yapılması temel araştırma sürecinde çok fazla kullanılan yöntemdir. Halihazırda var olan uçuş simülatörleri ne yazık ki isterleri tam anlamıyla sağlayamamaktadır. Yeryüzü yüksekliklerinin değiştirilmesi, uçak modellerinin hızlı bir şekilde eklenmesi, güncellenmesi, mühimmat modellerinin eklenmesi çalıştırılması ve bu mühimmatların olası bir senaryo içerisinde pratik olarak kullanılabilmesi, istenilen esneklikte senaryoların oluşturulması, hazırlanan senaryoların koşturulması ve sonrasında elde edilen sonuçların analiz edilerek performans değerlendirmesi yapılabilmesi malesef mevcut simülatörlerde neredeyse mümküm değildir. Bu nedenle araştırmalarda kullanılabilecek, çok yönlü bir simülasyon ortamına ihtiyaç olduğu görülmüştür. Tasarımı yapılan bu simülasyon ortamı sabit kanatlı, döner kanatlı uçaklar, insansız hava araçları, bomba ve füzeler ve karada faaliyet gösteren muharebe araçlarının modellerini çalıştırabilecektir. Modellerin hızlı bir şekilde sisteme yüklenip test edilebilmesi açısından, yazılım tasarımı noktasında modeller mümkün olduğu kadar sistemden bağımsız hale getirilir. Böylelikle gerekli verileri sağlanmış bir senaryonun oluşturulması ve test edilmesi çok hızlı bir şekilde gerçeklenmesi mümkün olacaktır. Tüm bu proje kapsamında elde edilen çıktılar sayesinde, farklı platformlarda yapılan analizler bir platform altında toplanacak, farklı platformlar için harcanan efor daha verimli bir şekilde kullanılacak ve neticede yapılan çalışmalar daha da hızlanacaktır. Bu bağlamda hedeflenen çıktının üretilebilmesi için yüksek sadakatli kinematik ve yazılımsal modellemelerin tasarımları ile projeye başlanmıştır. Döner kanatlı platformlardan UH-60, sabit kanatlı platformlardan C-130, savaş uçağı platformlarından F-16 ve kara araçları için temel hareket denklemleri kullanılarak örnek kinematik modeller oluşturulmuştur. Tasarlanan her bir hava aracının kinematik modelinin farklı kaynaklardan yaralanılarak oluşturulması sistemin en büyük avantajlarındandır. Bu sayede kinematik model her ne şekilde yazılmış olursa olsun sistem gereksinimlerinde barındırması gereken temel fonksiyonları içerdiği takdirde, tasarlanan simülasyon ortamı tarafından sorunsuz bir şekilde koşturulacaktır. Bu noktada kinematik model gerçeğe ne kadar yakınsa simülasyon ortamında elde edilen sonuçlar da bir o kadar gerçeğe yakın olacaktır, özetle kinematik model ile simülasyondan beklenen gerçeklik doğru orantılıdır. Simülasyon ortamının görselleştirilmesi için öncelikli olarak iki boyutlu bir arayüz oluşturulmuştur. Operatör, programı çalıştırdığı an, ekranın sol kısmında operasyonun lokasyon yönetimini hızlı bir şekilde planlayabileceği bir harita ile birlikte ekranın sağ tarafında operasyon hazırlama aşamasıyla ilgili ekran ile karşılaşacaktır. Komuta kontrol ekranı olarak adlandırılan arayüz sayesinde platformda tanımlanmış uçak, roket ve kara araçları modelleri, operatör tarafından basit bir şekilde seçilip, analizi yapılmak istenen operasyon ortamına yüklenebilmektedir. Bu safhada operatörün, araçla ilgili başlangıç koşullarını, aracın takip etmesi beklenen rotasını ve operasyon sırasında icra etmesi istenen görevlerini, ilgili arayüzler sayesinde simülasyon ortamına tanımlaması pratik olarak sağlanabilmektedir. Örnek olarak seçilen F-16 modeli üzerine diğer araçlardan farklı olarak roket modelleri de eklenebilmektedir. Savaş aracına mühimmat eklendikten sonra operatörden, seçili mühimmatın hedefinde bir lokasyon mu yoksa hareket eden başka bir araç mı olduğu bilgisinin girilmesi beklenir. Eğer hedef bir lokasyon ise harita üzerinden ilgili nokta seçilerek enlem, boylam değerleri mühimmat için tanımlanmış olur, diğer bir seçenek olan hedefin hareketli bir cisim olması durumunda ise operatöre simülasyon ortamında tanımlanmış araçlar bir liste halinde sunulur ve operatörün hedefi bu listeden seçmesi beklenir. Böylelikle operasyonda kullanılacak araçların seçimi ve gerekli parametrelerin tanımlanması eksiksiz olarak tamamlandığı durumda operatör komuta kontrol ekranının simülasyon oynatma ekranına yönlendirilir. Ekranın sol yarısında bulunan harita üzerinde, operasyon içerisinde tanımlanan araçlar ve onların gerçekleştireceği bazı görevler iki boyutlu olarak gösterilmektedir. Ekranın sağ yarısında ise operasyonun başlangıç anından itibaren geçen zaman, operasyonda yüklü olan hava ve kara araçlarının listesi, operasyon esanasında takip edilmesi istenen aracın listeden seçilmesi halinde, ilgili aracın lokasyon bilgisi ile birlikte hız ve yönelim bilgileri ve ihtiyaca göre tasarlanıp sisteme eklenebilen hız, irtifa ve ufuk çizgisi gibi glass kokpit göstergeleri operatöre sunulur. Ayrıca operasyonun oynatılması sırasında operatör herhangi bir hava aracının kontrolünü kendisi sağlamak isterse, ekranda gösterilen kumanda kolu butonuna tıklayarak kontrolleri manuel olarak yönetebilme özelliğini kullanabilir. Manuel kontrol özelliğinin kullanılması durumunda, ilgili araç için önceden tanımlanan rota takibi, bir hedefin yok edilmesi ile ilgili görevler iptal olacak, uçağın yönetim ve koordinasyonu tamamen operatör tarafından sağlanacaktır. Bir hava aracının manuel olarak kontrol edilebilmesi için simülasyon ortamının çalıştırıldığı bilgisayara bir kumanda kolunun bağlı olması gerekmektedir ve operatör kumanda kolu üzerinde bulunan tetik butonunu kullanarak da hava aracı üzerinde tanımlı mühimmatı ateşleme imkanına sahiptir. İki boyutlu arayüze ek olarak, operasyonun daha detaylı ve farklı açılardan izlenebilmesi için simülasyon içerisinde bulunan çevre modeli ve araçlar üç boyutlu bir görselleştirme ortamına aktarılabilmektedir. Senaryonun oynatılması ile beraber, komuta kontrol ekranından üç boyutlu görselleştirme ortamına hava ve kara araçlarının, roketlerin konum ve oryantasyon bilgileri UDP haberleşmesi ile gönderilir. Operatör serbest kamera ya da takip etmek istediği aracı komuta kontrol ekranından seçerek, takip kamera özelliği ile üç boyutlu ortamda operasyonu izleyip, iki boyutlu ortamda analizi mümkün olmayan durumları üç boyutlu ortamda gözlemleyebilmektedir. Sonuç olarak, test edilmek istenen bir kinematik modelin analizi ya da bir operasyonun analizi, tasarımı gerçekleştirilen muharebe simülasyon ortamı ile çok daha pratik bir hale gelmektedir. Ayrıca operasyonlar içerisinde kullanılacak hava aracı, kara aracı ya da roket gibi modellerin sadece bir yönteme bağlı kalınmaksızın uygulanabilmesi, hedeflenen tasarım kriterlerine başarılı bir şekilde ulaşıldığını göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Simulation is an essential element of aviation surveys and designs. Computers provide great possibilities for the analysis and testing of many items, with predictions of complex system behaviors. In addition to these possibilities, pilot interfacing systems such as avionics, on-board components such as cockpit displays, flight control systems, and procedures for the operation of vehicles can be produced in this way.Simulation can take place at all phases of research and design work. While doing basic research and conceptual design, low and medium level simulations can reveal fundamental problems and limitations in system design. As the design process progresses, more accurate models can be added to the system, so analyzes on the outputs contributes to the designers more detailed and precise feedbacks. According to these developments, the modeling of the aircraft with respect to the field that we are working on and the analysis of the outputs obtained after the changes made on certain coefficients, are frequently used in the basic research processes. Unfortunately, existing flight simulators are exactly not able to provide requirements. To change terrain elevation data, to add aircraft models quickly, to update them, to add ammunition models and to use these ammunitions practically in a possible scenario, to create scenarios with the desired flexibility, to run prepared scenarios and to analyze performance after applying the scenarios are not possible to conduct by using existing simulators. Therefore, it has been determined that a versatile simulation environment is needed which can be used in researches. This simulation environment is able to run models of fixed-wing, rotary-wing aircraft, unmanned aerial vehicles, bombs and fuzzes, and battlefield vehicles operating on land. Models are made as system-independent as possible at the point of software design so that models can be quickly loaded and tested in the system. In this way it is possible to create and test a scenario with the necessary data very quickly and easily. Through the outputs obtained from this project, the analyzes made on different platforms will be gathered under one platform, the effort spent for managing the different platforms will be used more efficiently and the work done in the end will be accelerated even more.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    451155

    Design and performance analysis of enhanced network coded cooperative communication systems

    Gelişmiş ağ kodlamalı işbirlikli haberleşme sistemlerinin tasarımı ve performans analizi

    RIDA KHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ

  2. Tez No

    323872

    Mikro hava araçlarının bilinmeyen ortamlarda görüntü temelli kontrolü

    Vision based control of micro air vehicles in unknown environments

    CİHAT BORA YİĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ

  3. Tez No

    201724

    High angle of attack maneuvering and stabilization control of aircraft

    Uçakların yüksek hücum açısında manevra ve stabilizasyon denetimi

    ÖZGÜR ATEŞOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. KEMAL ÖZGÖREN

  4. Tez No

    733125

    Numerical investigation of maneuvering performance of monohull and multihull marine vessels

    Tek gövdeli ve çok gövdeli deniz araçlarının manevra performansının sayısal incelenmesi

    SÜLEYMAN DUMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞAKİR BAL

  5. Tez No

    318199

    C-BML raporlarından deniz taktik resmi oluşturulması

    Naval tactical picture compilation using C-BML reports

    OĞUZHAN ALPYAVUZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolDeniz Harp Okulu Komutanlığı

    Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. OKAN TOPÇU

Geri Dön