상대운동 기반 명중 판정에서 단순화 평가 모델의 적용 조건 분석

현철¹^{, *} ; 김현승² ; 전우중² ; 장재덕¹

1LIG넥스원 해양연구소 수석연구원
2IG넥스원 해양연구소 선임연구원

Applicability of Simplified Hit Evaluation Models Under Target-projectile Relative Motion

Chul Hyun¹^{, *} ; Hyunseung Kim² ; Woojoong Jeon² ; Jaedeok Jang¹

1Principal researcher, Maritime R&D Center, LIG Nex1
2Senior researcher, Maritime R&D Center, LIG Nex1

Correspondence to: *Chul Hyun Maritime R&D Center, LIG Nex1 333 Pangyo-ro, Bundang-gu, Seongnam-si, Gyeonggi-do, 13488, Republic of Korea Tel: +82-31-5178-4293 Fax: +82-31-5179-7086 E-mail: chul.hyun@gmail.com

초록

탄 분포와 표적의 상대 운동을 고려한 명중 판정은 다양한 무기 효과 분석 시뮬레이션에서 핵심 요소이며, 계산 효율을 위해 단일 단면에서 명중 여부를 판단하는 평면 근사가 널리 활용된다. 그러나 탄은 시간·공간적으로 퍼져 이동하고, 표적의 운동 또한 조건에 따라 크게 달라지기 때문에 평면 근사가 실제 3차원 최근접 거리 기반 판정과 항상 일치한다고 보기는 어렵다. 본 연구는 탄 분산, 속도비, 조우각을 단순화하여 구성한 확률·기하 모델을 통해 두 방식의 차이를 정량적으로 비교하였다. 분석을 통해 평면 근사가 유효하게 적용될 수 있는 조건과 오차가 커지는 영역을 도출하였으며, 시뮬레이션 기반 명중 평가의 신뢰도 확보에 필요한 기준을 제시한다.

Abstract

Assessing hit probability while considering projectile dispersion and target motion is a key element in many weapon-effect simulations, where a planar approximation—evaluating impacts on a single transverse slice—is commonly adopted for computational efficiency. However, projectiles spread in both time and 3D space, and target motion varies with engagement conditions, which may cause deviations from a true three-dimensional closest-point assessment. This study employs a simplified probabilistic–geometric model incorporating projectile dispersion, speed ratio, and encounter angle to quantify these differences. The results identify the conditions under which the planar approximation remains valid and where discrepancies become significant, offering guidance for ensuring reliable hit evaluation in simulation environments.

Keywords:

Planar Hit Assessment, 3D Closest-point Distance, Projectile Dispersion Modeling, Relative Motion Geometry, Hit Probability Simulation

키워드:

평면 기반 명중 판정, 3차원 최근접 거리, 탄 분산 모델링, 상대 운동 기하, 명중 확률 시뮬레이션

References

A. R. Washburn, Notes on Firing Theory. Naval Postgraduate School, Monterey, CA, USA, 2002.
H. J. Helgert, “On the computation of hit probability,” Operations Research, Vol. 19, No. 3, pp. 668–684, 1971. Available: http://www.jstor.org/stable/168900
C. Munoz, “Time of Closest Approach in Three-dimensional Airspace,” NASA Technical Publication NASA/TP-2010-216115, 2010.
J. P. Dantas, A. N. Costa, D. Geraldo, M. R. Maximo, and T. Yoneyama, “PoKER: A Probability of Kill Estimation Rate Model for Air-to-air Missiles Using Machine Learning on Stochastic Targets,” The Journal of Defense Modeling and Simulation: Applications, Methodology, Technology, OnlineFirst, 2025. [https://doi.org/10.1177/15485129241309675]
B. Åkesson, A Simplified Method for Computing the Lethality of Fragmenting Munitions Based on Physical Properties, Technical Report, Finnish Defence Forces, 2015.
X. Wang, J. Jiang, S. Sun, J. Men, and S. Wang, “Investigation on the Spatial Distribution Characteristics of Behind-armor Debris Formed by the Perforation of EFP through Steel Target,” Defence Technology, Vol. 16, No. 1, pp. 119–135, 2020. [https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.05.016]
T. E. Özdemir, “Single Shot Hit Probability Computation for Air Defense Systems,” M.S. thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2007.