대한민국 공군 KF-21 탑재 장거리 공대지 순항미사일(천룡) 종말 적외선 영상(IIR) 시커 에지 피처 상관 및 마하 0.95 종말 다이빙 1,000Hz 0-Alloc C# 정밀유도 엔진

제1장: MWIR 열영상 복사 역학 및 하우스도르프 에지 상관 수식

온도 $T$, 파장 $\lambda$, 분광 방출율 $\epsilon(\lambda)$, 대기 투과율 $\tau_{\text{atm}}(\lambda, R)$일 때 플랑크 복사 에너지 밀도 $M_\lambda(T)$ 및 2차원 에지 점 집합 $A = \{a_1, \dots, a_p\}$, 템플릿 $B = \{b_1, \dots, b_q\}$ 간의 수정 하우스도르프 거리 $H_{\text{mod}}(A, B)$는 다음과 같습니다:

제2장: 마하 0.95 종말 다이빙 3차원 비례항법 유도(PNG)

표적 시선선(LOS) 거리 $R(t)$, 시선 각속도 벡터 $\boldsymbol{\Omega}_{\text{los}}$, 미사일 속도 벡터 $\mathbf{V}_m$, 비례항법 항법상수 $N = 4.0$일 때 요구 가속도 벡터 $\mathbf{a}_{\text{cmd}}$는 다음과 같이 정의됩니다:

제3장: 1,000Hz 0-Alloc C# 천룡 종말유도 엔진 아키텍처

1ms 실시간 루프에서 IIR 시커 에지 좌표 오차를 처리하고 4엽 카나드/미익 조종면 편향각을 무할당으로 산출하는 순수 C# 코어입니다:

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

namespace ZeliDesk.Defense.Cheonlyong
{
    /// 

    /// IIR 시커 표적 영상 추적 텔레메트리 (스택 전용 0-Alloc)
    /// 
    public readonly struct IirSeekerTelemetry
    {
        public readonly Vector3 MissilePosM;    // 미사일 관성 위치 (m)
        public readonly Vector3 MissileVelMps;  // 미사일 속도 벡터 (m/s)
        public readonly Vector3 TargetPosM;     // 목표물 3차원 위치 (m)
        public readonly float PixelErrX;        // 시커 중심 대비 표적 X 오차 (픽셀)
        public readonly float PixelErrY;        // 시커 중심 대비 표적 Y 오차 (픽셀)
        public readonly float MatchConfidence;  // MHD 에지 매칭 신뢰도 (0.0~1.0)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public IirSeekerTelemetry(Vector3 mPos, Vector3 mVel, Vector3 tPos, float px, float py, float conf)
        {
            MissilePosM = mPos;
            MissileVelMps = mVel;
            TargetPosM = tPos;
            PixelErrX = px;
            PixelErrY = py;
            MatchConfidence = conf;
        }
    }

    /// 

    /// 미사일 비행 조종면 및 유도 지령 구조체
    /// 
    public readonly struct GuidanceFinOutput
    {
        public readonly float FinElevatorDeg;   // 승강타 편향각 (도)
        public readonly float FinRudderDeg;     // 방향타 편향각 (도)
        public readonly float CmdAccelG;        // 요구 가속도 (G)
        public readonly bool TerminalLockAcquired;// 종말 락온 확정 플래그

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public GuidanceFinOutput(float el, float rud, float g, bool locked)
        {
            FinElevatorDeg = el;
            FinRudderDeg = rud;
            CmdAccelG = g;
            TerminalLockAcquired = locked;
        }
    }

    /// 

    /// 공군 천룡 순항미사일 1,000Hz 0-Alloc 종말 IIR 정밀유도 엔진
    /// 
    public ref struct CheonlyongIirGuidanceEngine
    {
        private const float NavConstantN = 4.0f;       // 비례항법 상수 N=4
        private const float MaxFinDeflectionDeg = 25.0f;// 최대 타면 편향각 25도
        private const float MaxManeuverG = 12.0f;       // 최대 선회 한계 12G
        private const float SeekerFocalLengthPx = 450.0f;// 시커 유효 초점 픽셀 거리

        /// 

        /// 1,000Hz 결정론적 IIR 시커 연동 비례항법 유도 지령 산출
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static GuidanceFinOutput EvaluateGuidance(in IirSeekerTelemetry tel)
        {
            Vector3 relPos = tel.TargetPosM - tel.MissilePosM;
            float rangeM = relPos.Length();
            float speedMps = tel.MissileVelMps.Length();

            if (rangeM < 5.0f || speedMps < 50.0f)
            {
                return new GuidanceFinOutput(0f, 0f, 0f, true);
            }

            Vector3 losUnit = Vector3.Normalize(relPos);
            Vector3 mVelUnit = Vector3.Normalize(tel.MissileVelMps);

            // 1. 상대 속도 및 시선 각속도(Omega_LOS) 벡터 외적 산출
            Vector3 relVel = -tel.MissileVelMps; // 정지 표적 가정
            Vector3 omegaLos = Vector3.Cross(relPos, relVel) / (rangeM * rangeM);

            // 2. IIR 시커 픽셀 오차 피드백 융합 (FOV 중심 미세 오차 보정)
            bool isLocked = tel.MatchConfidence >= 0.65f;
            if (isLocked)
            {
                // 픽셀 오차 -> 시선 각속도 바이어스 보정
                float pxBiasPitch = (tel.PixelErrY / SeekerFocalLengthPx) * 0.8f;
                float pxBiasYaw = (tel.PixelErrX / SeekerFocalLengthPx) * 0.8f;
                omegaLos.X += pxBiasPitch;
                omegaLos.Z += pxBiasYaw;
            }

            // 3. 3차원 비례항법 요구 가속도 계산: a_cmd = N * V_rel * (Omega x v_unit)
            Vector3 normalAccel = NavConstantN * speedMps * Vector3.Cross(omegaLos, mVelUnit);

            // 4. 중력 보상 가산 (Z축 상향 보상)
            normalAccel.Z += 9.80665f;

            // 5. 가속도 크기 및 타면 편향각 매핑
            float cmdAccelMag = normalAccel.Length();
            float accelG = cmdAccelMag / 9.80665f;
            if (accelG > MaxManeuverG)
            {
                normalAccel = (normalAccel / cmdAccelMag) * (MaxManeuverG * 9.80665f);
                accelG = MaxManeuverG;
            }

            // 공력 동압 기반 타면 제어각 산출 (마하 0.95 해수면 동압 약 62kPa)
            float finElevator = Math.Clamp(-normalAccel.Z * 0.18f, -MaxFinDeflectionDeg, MaxFinDeflectionDeg);
            float finRudder = Math.Clamp(normalAccel.X * 0.18f, -MaxFinDeflectionDeg, MaxFinDeflectionDeg);

            return new GuidanceFinOutput(
                finElevator,
                finRudder,
                accelG,
                isLocked
            );
        }
    }
}

제4장: 2022 개정 교육과정 연계 교과 융합 지도안 (교사용 가이드)