Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles

Peräsiipi-ohjattujen ohjusten itse hakeutuva homing-ohjaus on laajasti tutkittu aihe, mutta tutkimuksessa on merkittävä aukko, mikä liittyy kuvantunnistusmenetelmien integrointiin kamera-hakupäihin perustuvien ohjausjärjestelmien osaksi. Erityisesti teoria liittyen hyödyllisen kohde-tiedon tuottamin...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Joutsalainen, Jukka
Other Authors: Faculty of Information Technology, Informaatioteknologian tiedekunta, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Format: Master's thesis
Language:eng
Published: 2024
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/98841
_version_ 1826225731504439296
author Joutsalainen, Jukka
author2 Faculty of Information Technology Informaatioteknologian tiedekunta Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Joutsalainen, Jukka Faculty of Information Technology Informaatioteknologian tiedekunta Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Joutsalainen, Jukka Faculty of Information Technology Informaatioteknologian tiedekunta Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Joutsalainen, Jukka
datasource_str_mv jyx
description Peräsiipi-ohjattujen ohjusten itse hakeutuva homing-ohjaus on laajasti tutkittu aihe, mutta tutkimuksessa on merkittävä aukko, mikä liittyy kuvantunnistusmenetelmien integrointiin kamera-hakupäihin perustuvien ohjausjärjestelmien osaksi. Erityisesti teoria liittyen hyödyllisen kohde-tiedon tuottaminen on vähäistä julkisen tutkimuksen osalta. Tämä tutkimus ehdottaa ongelman ratkaisuksi neuroverkkopohjaista kohteen tunnistusta ja joukkoa eriäviä laskentastrategioiden sarjoja, joiden avulla voidaan tuottaa tietoa ohjauslain ja ohjausteorioiden tueksi. Vaikka neuroverkkojen kehitys ja niiden onnistuneet sovellukset kuvantunnistuksessa ovatkin edistyneet, nykyiset avoimesti julkaistut tutkimukset itse hakeutuvista ohjuksista eivät ole mainittavista tutkineet objektitunnistuksen integroimista visuaaliseen homing-ohjaukseen. Tämä puute merkittävä, sillä neuroverkkot ovat jo todentaneet potentiaalinsa monissa kuvantunnistuksen sovelluksissa. Lisäten, yleiset ohjusten ohjauksen periaatteet, kuten inertiaalinen navigointi ja näköyhteyteen perustava ohjaus, ovat laajasti käytössä myös ilmailu- ja avaruusjärjestelmissä, korostaen konseptin yleistettävyyttä ja potentiaalia. Tämä tutkimus tarjoaa kattavan joukon ratkaisuja neuroverkko pohjaisen visuaalisen ohjauksen toteuttamiseksi X-siipi konfiguraatiota käyttävissä ohjuksissa. Nämä ratkaisut kattavat loogisen kulun aina kohteen tunnistamisesta vaiheeseen, jossa fysikaalisiin teorioihin pohjautuvat autopilot tuottavat ohjausekomentoja. Nämä ratkaisut pyrkivät täyttämään valittujen ohjauslakien ja teorioiden vaatimukset ja varmistamaan onnistuneen ohjauksen. Tutkimus tarjoaa myös perusperiaatteet ylittäviä ratkaisuja jatkokehityksen tueksi ja teorian laajentamiseksi. Käsiteltyjen teorioiden laajuus huomioon ottaen, useita alueita jää avoimiksi tulevaisuuden tutkimukselle. Näihin kuuluu mm. ehdotettujen menetelmien tarkkuuden arviointi ja konseptin testaaminen simuloiduissa ympäristöissä oikeaan laitteistoon perustuen. Lisäksi konseptin haasteisiin liittyy kehittyneiden, mutta keveiden lentotietokoneiden kehittäminen, jotta esitettyjen teorioidaan laskennalliset vaatimukset voitaisiin täyttää suurin nopeuksin. Homing guidance for tail-controlled missiles is a well-researched topic, but there is a notable gap in the literature regarding the integration of image recognition methods for guidance systems based on Television Camera (TV)-seeker. Specifically, deriving useful target information from the image data captured by a TV-seeker remains a challenge. This research addresses this issue by proposing use of neural network-based object detection for target localization and classification, which would create base for set of computational strategies to further derive refine information for guidance efforts. Despite the advancements in neural networks and their successful applications in the field of image recognition, current openly published research on homing missiles has not explored the integration of object detection systems into visual homing guidance. This gap is particularly significant, given the potential for neural networks to enhance guidance systems. The general principles used in missile guidance, such as inertial navigation and line-of-sight-based guidance, are also extensively applied in aerial and space-borne systems, emphasizing the generalization capability and potential of the concept. This research offers a comprehensive set of solutions for implementing neural network-based visual guidance in X-tail controlled missiles, detailing the process from target detection to the application of autopilot commands based on physical reasoning. These solutions aim to achieve the requirements of the selected guidance laws, ultimately ensuring successful engagement. Furthermore, additional logic is introduced to extend the basic theories, laying the groundwork for future developments. Given the scope of the concepts discussed, several areas remain open for future research. These include evaluating the accuracy of the proposed methods, testing the concept in simulated environments with real hardware, and developing more advanced flight computers capable of handling the computational demands of such systems.
first_indexed 2024-12-06T21:00:24Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Raita-Hakola, Anna-Maria", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Joutsalainen, Jukka", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2024-12-05T19:57:50Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2024-12-05T19:57:50Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2024", "language": null, "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/98841", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Per\u00e4siipi-ohjattujen ohjusten itse hakeutuva homing-ohjaus on laajasti tutkittu aihe, mutta tutkimuksessa on merkitt\u00e4v\u00e4 aukko, mik\u00e4 liittyy kuvantunnistusmenetelmien integrointiin kamera-hakup\u00e4ihin perustuvien ohjausj\u00e4rjestelmien osaksi. Erityisesti teoria liittyen hy\u00f6dyllisen kohde-tiedon tuottaminen on v\u00e4h\u00e4ist\u00e4 julkisen tutkimuksen osalta. \n\nT\u00e4m\u00e4 tutkimus ehdottaa ongelman ratkaisuksi neuroverkkopohjaista kohteen tunnistusta ja joukkoa eri\u00e4vi\u00e4 laskentastrategioiden sarjoja, joiden avulla voidaan tuottaa tietoa ohjauslain ja ohjausteorioiden tueksi. Vaikka neuroverkkojen kehitys ja niiden onnistuneet sovellukset kuvantunnistuksessa ovatkin edistyneet, nykyiset avoimesti julkaistut tutkimukset itse hakeutuvista ohjuksista eiv\u00e4t ole mainittavista tutkineet objektitunnistuksen integroimista visuaaliseen homing-ohjaukseen. T\u00e4m\u00e4 puute merkitt\u00e4v\u00e4, sill\u00e4 neuroverkkot ovat jo todentaneet potentiaalinsa monissa kuvantunnistuksen sovelluksissa. Lis\u00e4ten, yleiset ohjusten ohjauksen periaatteet, kuten inertiaalinen navigointi ja n\u00e4k\u00f6yhteyteen perustava ohjaus, ovat laajasti k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 my\u00f6s ilmailu- ja avaruusj\u00e4rjestelmiss\u00e4, korostaen konseptin yleistett\u00e4vyytt\u00e4 ja potentiaalia. \n\nT\u00e4m\u00e4 tutkimus tarjoaa kattavan joukon ratkaisuja neuroverkko pohjaisen visuaalisen ohjauksen toteuttamiseksi X-siipi konfiguraatiota k\u00e4ytt\u00e4viss\u00e4 ohjuksissa. N\u00e4m\u00e4 ratkaisut kattavat loogisen kulun aina kohteen tunnistamisesta vaiheeseen, jossa fysikaalisiin teorioihin pohjautuvat autopilot tuottavat ohjausekomentoja. N\u00e4m\u00e4 ratkaisut pyrkiv\u00e4t t\u00e4ytt\u00e4m\u00e4\u00e4n valittujen ohjauslakien ja teorioiden vaatimukset ja varmistamaan onnistuneen ohjauksen. Tutkimus tarjoaa my\u00f6s perusperiaatteet ylitt\u00e4vi\u00e4 ratkaisuja jatkokehityksen tueksi ja teorian laajentamiseksi. \n\nK\u00e4siteltyjen teorioiden laajuus huomioon ottaen, useita alueita j\u00e4\u00e4 avoimiksi tulevaisuuden tutkimukselle. N\u00e4ihin kuuluu mm. ehdotettujen menetelmien tarkkuuden arviointi ja konseptin testaaminen simuloiduissa ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4 oikeaan laitteistoon perustuen. Lis\u00e4ksi konseptin haasteisiin liittyy kehittyneiden, mutta keveiden lentotietokoneiden kehitt\u00e4minen, jotta esitettyjen teorioidaan laskennalliset vaatimukset voitaisiin t\u00e4ytt\u00e4\u00e4 suurin nopeuksin.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Homing guidance for tail-controlled missiles is a well-researched topic, but there is a notable gap in the literature regarding the integration of image recognition methods for guidance systems based on Television Camera (TV)-seeker. Specifically, deriving useful target information from the image data captured by a TV-seeker remains a challenge. This research addresses this issue by proposing use of neural network-based object detection for target localization and classification, which would create base for set of computational strategies to further derive refine information for guidance efforts. \n\nDespite the advancements in neural networks and their successful applications in the field of image recognition, current openly published research on homing missiles has not explored the integration of object detection systems into visual homing guidance. This gap is particularly significant, given the potential for neural networks to enhance guidance systems. The general principles used in missile guidance, such as inertial navigation and line-of-sight-based guidance, are also extensively applied in aerial and space-borne systems, emphasizing the generalization capability and potential of the concept. \n\nThis research offers a comprehensive set of solutions for implementing neural network-based visual guidance in X-tail controlled missiles, detailing the process from target detection to the application of autopilot commands based on physical reasoning. These solutions aim to achieve the requirements of the selected guidance laws, ultimately ensuring successful engagement. Furthermore, additional logic is introduced to extend the basic theories, laying the groundwork for future developments. \n\nGiven the scope of the concepts discussed, several areas remain open for future research. These include evaluating the accuracy of the proposed methods, testing the concept in simulated environments with real hardware, and developing more advanced flight computers capable of handling the computational demands of such systems.", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by jyx lomake-julkaisija (jyx-julkaisija.group@korppi.jyu.fi) on 2024-12-05T19:57:50Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2024-12-05T19:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "83", "language": null, "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "eng", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles", "language": null, "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202412057656", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Information Technology", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Informaatioteknologian tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Specialisation in Software Development", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Ohjelmistokehityksen opintosuunta", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.copyright", "value": "\u00a9 The Author(s)", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "copyright", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_98841
language eng
last_indexed 2025-02-18T10:54:33Z
main_date 2024-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2024
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/b4aa1368-fd94-41f6-826e-c1d3d6524ce0\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202412057656.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2024
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Joutsalainen, Jukka Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles Specialisation in Software Development Ohjelmistokehityksen opintosuunta
title Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
title_full Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
title_fullStr Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
title_full_unstemmed Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
title_short Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
title_sort integration of object detecting neural network based strapdown seeker in terminal phase visual guidance for x tail controlled missiles
title_txtP Integration of Object Detecting Neural Network-Based Strapdown-Seeker in Terminal Phase Visual Guidance for X-Tail-Controlled Missiles
topic Specialisation in Software Development Ohjelmistokehityksen opintosuunta
topic_facet Ohjelmistokehityksen opintosuunta Specialisation in Software Development
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/98841 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202412057656
work_keys_str_mv AT joutsalainenjukka integrationofobjectdetectingneuralnetworkbasedstrapdownseekerinterminalphasevi