대한민국 육군 천무 CTM-290 전술지대함유도탄 시스키밍 전파고도계 융합 및 1,000Hz 0-Alloc C# 파고 회피 유도 엔진

1. 전파고도계 해수면 산란 다중경로 및 파고 추정 모델

마이크로웨이브 송수신 안테나 지향각 $\theta_p$, 해면 거칠기 파라미터 $\sigma_h$, 파도 조우 주파수 $\omega_e$에 대한 실측 고도 $h_{\text{meas}}$와 참 고도 $h(t)$:

초음속 비행 시 지면효과(WIG Effect)에 의한 유도탄 양력 증가 및 피치 모멘트 변화식:

2. 최적 파고 회피 5m 시스키밍 유도 제어식

목표 고도 $h_{\text{target}} = 5.0\,\text{m}$, 수직 속도 $\dot{h}$, 선행 파고 예측치 $\hat{\eta}_{\text{front}}$에 대한 가속도 지령 $a_z^*$:

3. 1,000Hz 0-Alloc SIMD C# CTM-290 시스키밍 제어 엔진

1밀리초 제어 주기에서 GC 없이 해면 고도를 필터링하고 공력 핀 서보를 조향하는 고성능 C# 엔진입니다.

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.SeaSkimmingGuidance
{
    /// 

    /// 시스키밍 고도 센서 및 유도탄 텔레메트리 (Stack 전용)
    /// 
    public readonly ref struct SeaSkimTelemetry
    {
        public readonly float RadarAltitudeM;          // 전파고도계 측정치 (m)
        public readonly float VerticalVelocityMps;     // 수직 상승/하강 속도 (m/s)
        public readonly float FlightSpeedMps;          // 비행 속도 (마하 2.0~2.5)
        public readonly float WavePeakAltitudeM;       // 전방 레이더 예측 파고 (m)
        public readonly float PitchAngleDeg;           // 유도탄 피치각

        public SeaSkimTelemetry(
            float alt, float vVel, float speed, float wavePeak, float pitch)
        {
            RadarAltitudeM = alt;
            VerticalVelocityMps = vVel;
            FlightSpeedMps = speed;
            WavePeakAltitudeM = wavePeak;
            PitchAngleDeg = pitch;
        }
    }

    /// 

    /// 고도 제어 가속도 및 핀 지령 출력
    /// 
    public readonly ref struct SeaSkimControlOutput
    {
        public readonly float NormalAccelCmdMps2;      // 수직 유도 가속도 지령 (m/s^2)
        public readonly float ElevatorFinAngleDeg;     // 승강타 조향각 (도)
        public readonly bool IsCrashRiskDetected;      // 해면 충돌 위험 경고
        public readonly bool IsSkimmingOptimal;        // 5m 시스키밍 유지 여부

        public SeaSkimControlOutput(float aCmd, float finAngle, bool crashRisk, bool optimal)
        {
            NormalAccelCmdMps2 = aCmd;
            ElevatorFinAngleDeg = finAngle;
            IsCrashRiskDetected = crashRisk;
            IsSkimmingOptimal = optimal;
        }
    }

    /// 

    /// CTM-290 1,000Hz 0-Alloc C# 시스키밍 파고 회피 유도 엔진
    /// 
    public static class SeaSkimmingGuidanceEngine
    {
        private const float NominalAltitudeM = 5.0f;   // 5m 초저고도
        private const float MinSafeAltitudeM = 2.8f;   // 최소 안전 한계 고도
        private const float MaxG = 15.0f * 9.80665f;   // 15G 조향 한계

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static SeaSkimControlOutput ComputeGuidance(
            in SeaSkimTelemetry telemetry)
        {
            // 1. 고도 오차 및 PD 제어량 산출
            float altError = NominalAltitudeM - telemetry.RadarAltitudeM;

            const float Kp = 18.0f;
            const float Kd = 5.5f;
            float targetAccelZ = (altError * Kp) - (telemetry.VerticalVelocityMps * Kd);

            // 2. 전방 거대 파고 조우 시 선제 풀업(Pull-up) 바이어스
            if (telemetry.WavePeakAltitudeM > 2.0f)
            {
                float waveAvoidBias = (telemetry.WavePeakAltitudeM - 1.5f) * 12.0f;
                targetAccelZ += waveAvoidBias;
            }

            // 중력 보정 (+1G)
            targetAccelZ += 9.80665f;
            targetAccelZ = Math.Clamp(targetAccelZ, -5.0f * 9.80665f, MaxG);

            // 승강타 타각 계산
            float finAngle = (targetAccelZ / 9.80665f) * 1.6f;
            finAngle = Math.Clamp(finAngle, -12.0f, 12.0f);

            bool crashRisk = telemetry.RadarAltitudeM <= MinSafeAltitudeM;
            bool optimal = MathF.Abs(telemetry.RadarAltitudeM - NominalAltitudeM) < 0.75f;

            return new SeaSkimControlOutput(targetAccelZ, finAngle, crashRisk, optimal);
        }
    }
}

4. 파고 3m 해상 마하 2.5 시스키밍 HIL 시뮬레이션 및 교육적 가치