ASELSAN'ın elektro-optik sistemlerde kontrol teknolojileri

ASELSAN elektro-optik sistemlerinde kontrol sistem tasarım teknolojileri, yirmi yıl kadar önce ASELFLIR 300T ve KARTALGÖZÜ Projelerinin özgün tasarımıyla geliştirilmeye başlandı. Günümüzde ise bu serüven, hava, deniz, kara, füze, insansız gibi birçok platforma yönelik tasarlanan 30’dan fazla elektro-optik sistem ile artarak devam ediyor. Elektro-optik sistemlerde tipik olarak; bakış / ateş hattının pozisyonu ve hızı, TEC (Thermo Electric Cooler) sıcaklığı, odak motor pozisyonu gibi değişkenler kontrol edilmek istenir. Genel olarak hareket ve süreç kontrolü başlıkları elektro-optik sistemlerde kontrol sistem tasarımı çalışma alanına girer.

Ataletsel olarak stabilize sistemler, insansız hava araçlarından tanklara, uydulardan denizaltılarına, her çeşit hareketli araçta kullanım alanı bulur. Bu uygulamalar arasında keşif, gözetleme, hedef izleme, lazer işaretleme, füze güdüm, top-taret kontrolü, astronomik teleskoplar yer alır.

İlgili fonksiyonların yüksek performansta çalışması için gündüz kamera, termal kamera, lazer işaretleyici, lazer mesafe ölçer gibi faydalı yükleri taşıyan gimbal, pan-tilt gibi mekanik yapıların hassas stabilizasyonu ve yönlendirilmesi çok önemlidir. Hareketli platform kaynaklı yüksek titreşim seviyesi, rüzgâr yükü gibi çevresel faktörlerden kaynaklı bozucu etkiler eşliğinde kontrol performansını yakalamak amacıyla tasarımlara altı eksene kadar çıkan gimbal kinematik çözümler ve modern kontrol algoritmalarıyla teknolojik derinlik kazandırılır.

Türkiye’de yirmi yıl kadar önce, 100 mikro-radyan stabilizasyon performansı ulaşılamaz görülürdü. Bugün, ASELSAN’da hava platformları için artık 1-2 mikro-radyan, hatta daha iyi stabilizasyon değerleri sıradışı değerler değildir. Sadece yabancı menşeili en büyük on savunma sanayi şirketinin geliştirebildiği teknoloji kritik elektro-optik ürünler artık ASELSAN bünyesinde de tasarlanıyor.

Stabilizasyon performansının elektro-optik fonksiyonlara etkileri

Stabilize sistemlerin ortak amacı bir nesnenin başka bir nesneye veya ataletsel uzaya göre bakış hattını sabit tutmak ve kontrol etmektir.

Bakış hattı, bir ışın veya silahın hedef noktası, bir teleskopun görüş alanının merkezi veya bir sensörün işaret ettiği yön olabilir. Bu bir stabilize kamera sistemi ise, temel amaç hedefin net bir görüntüsünü elde etmektir. Nasıl ki fotoğraf çekerken elimiz titrediğinde bozuk bir görüntü elde ediyorsak, stabilizasyon performansı da kötüyse, bulanık bir görüntü oluşur.

Hedef bilgileri kestirimi

Elektro-optik sistemlerin birçoğunda görüntü merkezi boyunca tanımlanan bakış/atış hattındaki hedef ile ilgili seyrüsefer bilgilerinin hesap edilmesi için çeşitli algoritmalar ve filtreler tasarlanır.

Sistemin takılı olduğu platformdaki seyrüsefer çözümlerine bağlı olarak farklı ataletsel sensörlerin füzyonu sağlanarak hedef koordinat, hız, yönelim gibi bilgileri kestirilir. Hedef hakkında elde edilen bu bilgiler kullanılarak mühimmatlar bu koordinata yönlendirilir. Ayrıca, lazere güdümlenen mühimmatların platformdan ayrılma algoritmalarında balistik hesapları da yapılır.

Bakış hattı modları

Yüksek hassasiyette stabilizasyon gereksiniminin yanı sıra, özellikle hava platformlarında kullanılan elektro-optik sistemlerde ihtiyaç duyulan hedefleme fonksiyonları da gerçeklenir. Ses hızının üzerinde hareket eden savaş jetleri de dahil tüm hava, deniz ve kara araçlarının açısal/doğrusal hareketleri açısal ve doğrusal hız kompanzasyon algoritmaları ile telafi edilerek kilometrelerce uzak mesafedeki hedefin elekro-optik sistemin görüntü merkezinde tutulabilmesi sağlanır.

Yönelim hassasiyetinin daha da mükemmelleştirilmesi amacıyla radar izine kilitlenme, otomatik hedef takibi ve lazer nokta takibi gibi bakış hattı modları çalıştırılır.

Kontrol algoritmaları

ASELSAN bünyesinde modern kontrolcü tasarım yaklaşımları uygulanmaktadır. Kontrolcü tasarımının birinci aşaması sistem tanılamadır. Frekans ve zaman bölgesinde sistem tanılama çalışmaları yapılır.

● Gürbüz kontrol
● Optimal kontrol
● Doğrusal olmayan kontrol
● Adaptif kontrol
● Klasik yöntemler
● Akıllı Kontrol ile kontrolcüler tasarlandıktan sonra bozucu gözlemleyicilerle ve ileri besleme teknikleriyle performans arttırılmaktadır.

Analiz, Simülasyon ve Test Teknolojileri

Tasarım sürecinin başarısı, dinamik ortamı doğru anlamaktan geçer. Platform, hedef ve gimbalin dönme ve öteleme hareketinin frekans spektrumu yapısal tasarım dahil tasarım sürecinde birçok kararı etkiler. Bu sebeple tasarım boyunca kritik öneme sahip kinematik fiziksel modelleri içeren simülasyonlar ve analizler gerçekleştirilir.

Stabilizasyon algoritmalarının geliştirilmesi, parametre optimizasyonu ve testleri için ASELSAN bünyesinde geliştirilmiş döngüde donanım (Hardware-in-the-loop, HWIL) ve platform benzetim sistemleri kullanılır. Böylece maliyeti yüksek gerçek testlerden önce yazılımların/ donanımların olgunluk seviyesi ve başarımı artırılır. Döngüde yazılım (Software-in-the-loop - SWIL) altyapısı kullanılarak birçok gimbal sisteminde, donanım ve mekanik tasarımının sonuçlanması beklenmeden, masaüstü bilgisayar üzerinde tüm algoritmalar geliştirilip doğrulanır.

Kontrol sistemleri yerlileştirme çalışmaları

Kontrol sisteminin bileşenleri olan algılayıcı ve eyleyicilerdeki yurt dışına bağımlılığı azaltma faaliyetleri de yürütülüyor. Bu kapsamda;

● Hassas stabilize elektro-optik sistemlerdeki stabilizasyon ve hedef bilgileri kestirim
fonksiyonlarındaki önemli bileşenlerden olan Fiber Optic Gyro (FOG) tipi ataletsel dönüölçer,

ASELSAN bünyesinde geliştirilen Kılavuz IMU ürün ailesi ile yerlileştirildi.
● Göreli geri besleme sensörü olarak kullanılan resolver ve enkoderler için yerli alt yüklenici
firmalar ile çalışmalar başlatıldı.

● Eyleyici olarak kullanılan fırçalı/fırçasız motorlarda da yerlileştirme çalışmalarımız devam ediyor.

Kaynak: ASELSAN Dergisi 107. Sayı

Yorum yapın