Numerical Solution to a Nonlinear External Ballistics Model for a Direct Fire Control System

Abstract: Detta examensarbete är en utvecklings- och evalueringsprocess av en numeriskt löst ytterballistik modell för ett eldledningssystem utvecklat av SAAB Technologies. Den befintliga ballistik modell som används av eldledningssystemet idag är linjäriserad vilket simplifierar problemet att nå upp till de hårda realtidskrav som finns, dock på grund av de approximationer och simplifieringar knutna till linjäriseringen finns det utrymme för förbättringar i termer av beräkningsnoggrannhet. Ökande krav på systemnivå prestanda tillsammans med initiala utredningar motiverade en undersökning av en numeriskt löst ytterballistik i termer av prestanda relativt den befintliga linjäriserade ytterballistik modellen. Examensarbetet har fokuserat på hela processen från första koncept av en numeriskt löst ytterballistik modell ända till implementering på eldledningssystemet. Arbetet är grundat i ett teoretiskt ramverk i huvudsak inriktat på ballistikteori. Konceptet som har tagits fram använder en olinjär ytterballistikmodell baserad på en befintlig modell beskriven i teori och löses med hjälp av en fjärde ordningens Runge-Kutta integrator. En iterativ metod liknande en diskret kontrollstruktur används för att finna initial- och ändvärden till ballistikmodellen och en adaptiv steglängdsalgoritm används som klarar av att upprätthålla realtidskraven. Parametrisering av modellen gjordes mot eldledningstabeller från ammunitionstillverkare och den resulterande beräkningsnoggrannheten visade sig vara förbättrad relativt den befintliga linjära ytterballistik modellen. Slutsatserna av projektet är att en numeriskt löst olinjär ytterballistik är möjlig trots de hårda realtidskrav som finns på systemet samt kan förbättra systemnivå prestanda, speciellt för långa avstånd. Dock på grund av att konceptet ökar komplexiteten av ballistik mjukvaran samt komplicerar parametriseringen så avråds SAAB från att använda denna lösning såvida systemnivåprestandan inte anses ett problem.