대한민국 육군 K-9 자주포 포구속도측정레이더(MVRS) 펄스 도플러 주파수 오차 보정 및 1,000Hz 0-Alloc C# 강내탄도 연소가스 압력 완충 제어 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.Army.ArtilleryBallistics
{
    public readonly record struct MvrsRadarSample(
        float DopplerFrequencyKhz,
        float SignalAmplitudeDb,
        float PropellantTempCelsius,
        float CurrentElevationDeg,
        float NominalTargetRangeMeters
    );

    public ref struct BallisticRecoilCorrection
    {
        public float MeasuredMuzzleVelocityMps;
        public float VelocityDeviationMps;
        public float RecommendedNextElevationDeg;
        public bool MeasurementHighConfidence;
    }

    public static class K9MvrsBallisticCore
    {
        private const float RadarWavelengthMeters = 0.02855f; // 10.5 GHz 대역
        private const float RadarAspectCosTheta = 0.9986f;   // 지향각 약 3도
        private const float StandardMuzzleVelocityMps = 925.0f;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void ProcessDopplerAndCorrect(
            ref readonly MvrsRadarSample sample,
            ref BallisticRecoilCorrection output)
        {
            // 1. 도플러 주파수로부터 순간 탄속 역산 (v = f_d * lambda / (2 * cos(theta)))
            float freqHz = sample.DopplerFrequencyKhz * 1000.0f;
            float rawVelocity = (freqHz * RadarWavelengthMeters) / (2.0f * RadarAspectCosTheta);

            // 2. 공기 저항 감쇠 보정 (포구 전방 15m 지점 평균 관측치에서 포구 0m 속도로 외삽)
            float dragExtrapolationOffset = 2.4f; // 15m 공기 마찰 누적 손실
            float v0 = rawVelocity + dragExtrapolationOffset;
            output.MeasuredMuzzleVelocityMps = v0;

            // 3. 공칭 속도와의 편차 산출
            float deltaV = v0 - StandardMuzzleVelocityMps;
            output.VelocityDeviationMps = deltaV;

            // 4. 차탄 탄도 고각 실시간 민감도 보정 (속도가 1m/s 빠르면 사거리가 늘어나므로 고각을 미세 축소)
            float elevationSensitivityPerMps = -0.018f; // deg / (m/s)
            float nextElevation = sample.CurrentElevationDeg + (deltaV * elevationSensitivityPerMps);
            output.RecommendedNextElevationDeg = MathF.Min(MathF.Max(nextElevation, 0.0f), 70.0f);

            // 신뢰도 판정 (신호 강도 18dB 이상 및 초속 정상 범위 800~1050 m/s)
            output.MeasurementHighConfidence = sample.SignalAmplitudeDb > 18.0f && 
                                              v0 >= 800.0f && v0 <= 1050.0f;
        }
    }
}