Evaluating Trajectories of Air-to-Ground Weapons using a Probability Map for Surface-to-Air Threats

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Puustinen, Heikki
dc.contributor.author Hyytiäinen, Riku
dc.date.accessioned 2017-02-24T10:55:19Z
dc.date.available 2017-02-24T10:55:19Z
dc.date.issued 2017-02-14
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24716
dc.description.abstract As a part of planning an air mission, the trajectory of an air-to-ground (A/G) weapon must be determined. In this thesis, the novel trajectory evaluation framework with which the best trajectory can be identified from a set of possible trajectories under uncertainty regarding the locations of surface-to-air (S/A) threats is presented. The best trajectory is the trajectory which has the highest survivability, i.e., the probability for the A/G weapon to traverse the trajectory without being intercepted. The trajectory evaluation framework relies on two new models introduced in this thesis which together provide the survivability of a given trajectory. The spatial prediction model is used to build a probability map for the location of an S/A threat based on Bayesian reasoning with geographical data and knowledge about common tactical principles utilised in forming an air defence. The Markov survivability model describes the process of intercepting an A/G weapon with the air defence consisting of radar sensors and S/A weapons with an inhomogeneous continuous-time Markov chain. Using the probability maps produced by the spatial prediction model, the Markov survivability model produces the survivability of the trajectory, such that uncertainties regarding the locations of the S/A threats are taken into account. The Markov survivability model presented in this thesis is compared with existing reference survivability models through numerical experiments by replacing it in the framework with each of the reference models. In the experiments, the survivabilities of different trajectories obtained with each model are evaluated and compared. The sensitivity of the models to uncertainty regarding the locations of S/A threats is studied by varying sizes of areas in which it is believed that the threats are located. The experiments imply that the novel framework gives intuitive results. In addition, the Markov survivability model is less affected by imprecise information regarding the locations of the S/A threats than the reference models. en
dc.description.abstract Ilmaoperaation suunnitteluun sisältyy operaatiossa käytettävien ilmasta-maahan -aseiden reittien valinta siten, että aseisiin kohdistuu ilmatorjunnasta mahdollisimman vähän uhkaa. Tässä työssä esitellään uusi menetelmä, jolla arvioidaan ilmatorjunnan aiheuttamaa uhkaa annetulla lentoradalla lentävään ilmasta-maahan -aseeseen, kun ilmatorjunnan tarkkaa ryhmitystä ei tiedetä. Menetelmässä käytetään kahta tässä työssä kehitettyä mallia: ryhmityksen sijaintijakauman tuottavaa mallia ja ilmasta-maahan -aseeseen annetulla lentoradalla kohdistuvan uhkan kertymistä kuvaavaa mallia. Ilmatorjunnan ryhmityksen sijaintijakauma määritetään Bayesiläisen päättelyn avulla käyttämällä maantieteellisiä tietolähteitä ja tiedustelutietoa todennäköisistä ryhmitysalueista. Ilmasta-maahan -aseeseen annetulla lentoradalla kohdistuva uhka arvioidaan jatkuva-aikaiseen Markov-ketjuun perustuvalla mallilla, joka kuvaa ilmatorjuntayksikön kykyä havaita ase, seurata asetta ja vaikuttaa aseeseen. Sijaintijakaumaa hyödyntämällä Markov-malli tuottaa todennäköisyyden sille, että yksi tai useampi ilmatorjunta-ase onnistuneesti torjuu ilmasta-maahan -aseen. Markov-mallin ja samalla koko menetelmän tuottama lopputulos huomioi ilmatorjunnan ryhmitykseen liittyvän epävarmuuden. Tässä työssä esiteltyä Markov-mallia verrataan numeerisin kokein kahteen ilmatorjuntaa kuvaavaan referenssimalliin. Kokeissa verrataan kunkin mallin tuottamia ilmasta-maahan -aseeseen kohdistuvia uhkia eri lentoradoilla kahdessa skenaariossa. Mallien alttiutta epätarkkuuksille sijaintitiedossa tutkitaan varioimalla ilmatorjunnan ryhmitysalueen suuruutta ja tarkastelemalla, kuinka hyvin mallit säilyttävät lentoratojen keskinäisen uhkajärjestyksen. Kokeiden tuloksena voidaan todeta, että uuden menetelmän hyödyntämä Markov-malli yhtäältä tuottaa realistisia uhka-arvioita ja toisaalta se on vähemmän altis epätarkkuuksille ilmatorjunnan ryhmityksen sijaintitiedossa verrattuna referenssimalleihin. fi
dc.format.extent 6 + 94
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Evaluating Trajectories of Air-to-Ground Weapons using a Probability Map for Surface-to-Air Threats en
dc.title Ilmatorjunnan ilmasta-maahan -aseeseen aiheuttaman uhkan arviointi perustuen ilmatorjunnan ryhmityksen todennäköisyysmalliin fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword air mission planning en
dc.subject.keyword inhomogeneous continuous-time Markov-chains en
dc.subject.keyword geographic information science en
dc.subject.keyword probability map en
dc.subject.keyword radar en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201702242599
dc.programme.major Systems and Operations Research fi
dc.programme.mcode SCI3055 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Virtanen, Kai
dc.programme Master’s Programme in Mathematics and Operations Research fi
dc.ethesisid Aalto 7152
dc.location P1


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account