Orientation analysis between helmet mounted imaging and turreted gun systems in helicopter avionics systems
Helikopter aviyonik sistemlerinde kaska monteli görüntüleme ve taretli top sistemleri arasındaki yönlendirme analizi
Yazar: KEREM ÇALIŞKAN
Danışman: PROF. DR. UFUK SAKARYA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez, helikopter aviyonik sistemlerinde Kaska Monteli Görüntüleme Sistemleri ve Taretli Silah Sistemlerinin operasyonel dinamikleri ve performans özelliklerini incelemektedir. Bu sistemler, modern döner kanatlı platformların hedef tespiti, nişan alma yetenekleri ve genel operasyonel etkinliğini artırarak kritik bir rol oynamaktadır. Önemi büyük olmasına rağmen, nişan hatası, silah saçılması ve bunların azimut ve elevasyon doğruluğuna etkisi arasındaki etkileşim karmaşıktır ve yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışma, nişan hatası ve silah saçılması varyasyonlarının bu kritik açıların standart sapmaları üzerindeki etkilerini ileri simülasyon metodolojileri kullanarak analiz ederek bu boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır.
Araştırmada, farklı nişan hatası ve silah saçılması aralıklarının azimut ve elevasyon açılarına etkilerini modellemek ve değerlendirmek için Monte Carlo simülasyonları ve Kalman filtre entegrasyonu kullanılmıştır. Gerçekçi operasyonel koşulları taklit etmek ve açı ölçümlerindeki değişkenliği değerlendirmek için çeşitli parametrelerle simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Bulgular, daha geniş nişan hatası ve silah saçılması aralıklarının azimut ve elevasyon açıları standart sapmalarını önemli ölçüde artırarak daha fazla değişkenlik ve azalan hedefleme doğruluğu gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Özellikle, geniş nişan hatası ve silah saçılması kombinasyonu bu etkileri daha da artırarak açısal değişkenliği kötüleştiren sinerjistik bir ilişki olduğunu öne sürmektedir. Bu, bu hataların en aza indirilmesi gerektiğini ve helikopter aviyonik sistemlerinde hassasiyetin artırılması gerektiğini vurgulamaktadır. Sonuçlar, Kaska Monteli Görüntüleme Sistemleri ve Taretli Silah Sistemlerinin optimize edilmesinin balistik hedeflemenin doğruluğunu ve güvenilirliğini artırmadaki kritik rolünü vurgulamaktadır.
Ayrıca, bu tez, helikopter aviyonik sistemlerinin optimizasyonu konusundaki geniş tartışmalara katkıda bulunarak, askeri ve sivil uygulamalar için değerli bilgiler sunmaktadır. Metodolojiler ve bulgular, çeşitli görev senaryolarında operasyonel etkinliği ve hayatta kalma oranını iyileştirmeyi amaçlayan hedefleme sistemlerinin geliştirilmesi ve rafine edilmesi için uygulanabilir rehberlik sağlamaktadır. Genel olarak, bu araştırma, helikopter aviyonik sistemlerinde açısal ölçüm hassasiyetini etkileyen faktörlere dair anlayışımızı ilerletmekte ve nişan alma ve saçılma hatalarıyla ilişkili riskleri azaltmak için stratejiler önermektedir.

Abstract:
This thesis investigates the operational dynamics and performance characteristics of Helmet Mounted Display Systems (HMDS) and Turreted Gun Systems within helicopter avionics. These systems are integral to modern rotary-wing platforms, enhancing target detection, aiming capabilities, and overall operational effectiveness. Despite their significance, the interplay between aiming error, gun dispersion, and their impact on azimuth and elevation accuracy remains complex and underexplored. This study aims to bridge this gap by analyzing how variations in aiming error and gun dispersion affect the standard deviations of these critical angles, using advanced simulation methodologies.
The research utilizes Monte Carlo simulations and Kalman filter integration to model and evaluate the effects of differing ranges of aiming error and gun dispersion on azimuth and elevation angles. Simulations were conducted with varied parameters to replicate realistic operational conditions and assess the resultant variability in angle measurements. The findings demonstrate that wider ranges of aiming error and gun dispersion significantly increase the standard deviations of azimuth and elevation angles, indicating greater variability and reduced accuracy in targeting.
Notably, the combination of extensive aiming error and gun dispersion amplifies these effects, suggesting a synergistic relationship that exacerbates angle variability. This highlights the need for minimizing these errors to improve precision in helicopter avionics systems. The results underscore the critical role of optimizing HMDS and Turreted Gun Systems to enhance the accuracy and reliability of ballistic targeting.
Moreover, this thesis contributes to the broader discourse on the optimization of helicopter avionics, offering insights that are valuable for both military and civilian applications. The methodologies and findings provide actionable guidance for the development and refinement of targeting systems, aiming to improve operational effectiveness and survivability in diverse mission scenarios. Overall, this research advances our understanding of the factors influencing angle measurement precision in helicopter avionics and proposes strategies for mitigating risks associated with aiming and dispersion errors.