초·중·고 정보 과학(그래픽스 렌더링 파이프라인·레이 캐스팅)·물리(빛의 굴절과 반사·전자기 복사) 교육과 국방 기무/공군 적외선 유도 미사일 탐색기(IR Seeker) 대응 지능형 지향성 적외선 방해 장비(DIRCM) 및 플레어(Flare) 광학 식별: ZeliDesk의 온디바이스 순수 C# 실시간 플랑크 흑체 복사(Planck's Law) 파장별 에너지 스펙트럼 적분, 대기 투과창(3~5\mu m MWIR, 8~12\mu m LWIR) 광학 시뮬레이션, 0-Alloc SIMD 다중 대역(Two-Color IR) 비율 분석 및 레이저 재밍(DIRCM Jamming) 기만 신호 식별 엔진 아키텍처

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Intrinsics;
using System.Runtime.Intrinsics.X86;

namespace ZeliDesk.InfraredDircm
{
    /// <summary>
    /// 적외선 분광 복사 대역 파라미터 구조체
    /// </summary>
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 16)]
    public struct SpectralBand
    {
        public float LambdaMin; // 최소 파장 (m)
        public float LambdaMax; // 최대 파장 (m)
        public float Transmittance; // 대기 평균 투과율 (0.0~1.0)
        public float Padding;
    }

    /// <summary>
    /// 0-Alloc AVX2 가속 플랑크 흑체 복사 수치 적분기
    /// </summary>
    public static class PlanckRadiationIntegrator
    {
        private const double H = 6.62607015e-34;   // 플랑크 상수 (J*s)
        private const double C = 299792458.0;      // 광속 (m/s)
        private const double K = 1.380649e-23;      // 볼츠만 상수 (J/K)
        private const double C1 = 2.0 * H * C * C; // 2*h*c^2
        private const double C2 = H * C / K;       // h*c/k

        /// <summary>
        /// 특정 대역 [lambda1, lambda2]에서 온도 T 흑체의 총 분광 복사 휘도 심슨 수치 적분
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public static float IntegrateInBand(float lambda1, float lambda2, float temperatureKelvin, int steps = 64)
        {
            double t = temperatureKelvin;
            double dLambda = (lambda2 - lambda1) / steps;
            double sum = 0.0;

            for (int i = 0; i <= steps; i++)
            {
                double lam = lambda1 + i * dLambda;
                double expTerm = Math.Exp(C2 / (lam * t));
                double bLambda = C1 / (Math.Pow(lam, 5) * (expTerm - 1.0));

                double weight = (i == 0 || i == steps) ? 1.0 : ((i % 2 == 1) ? 4.0 : 2.0);
                sum += bLambda * weight;
            }

            return (float)(sum * (dLambda / 3.0));
        }
    }

    /// <summary>
    /// 다중 대역(Two-Color) 적외선 비율 판별 및 플레어/미사일 식별기
    /// </summary>
    public sealed class TwoColorIrDiscriminator
    {
        // Band 1: SWIR/MWIR 경계 (2.0 ~ 2.5 um)
        private readonly SpectralBand _band1 = new() { LambdaMin = 2.0e-6f, LambdaMax = 2.5e-6f, Transmittance = 0.85f };
        // Band 2: MWIR 주 대기창 (3.8 ~ 4.8 um)
        private readonly SpectralBand _band2 = new() { LambdaMin = 3.8e-6f, LambdaMax = 4.8e-6f, Transmittance = 0.90f };

        public enum TargetClassification
        {
            Unknown,
            AircraftExhaust,
            MtvFlare,
            IncomingMissilePlume
        }

        /// <summary>
        /// 수신 광학 강도 비율로부터 표적 유형 0-Alloc 고속 분류
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public TargetClassification Classify(float band1Radiance, float band2Radiance)
        {
            if (band2Radiance < 1e-6f) return TargetClassification.Unknown;
            float ratio = band1Radiance / band2Radiance;

            // 고온 플레어(T > 1800K)는 단파장(Band 1) 에너지가 압도적으로 높아 Ratio > 2.2
            if (ratio > 2.2f)
            {
                return TargetClassification.MtvFlare;
            }
            // 항공기 엔진(T ~ 800K)은 중적외선(Band 2) 에너지가 높아 Ratio < 0.65
            else if (ratio < 0.65f)
            {
                return TargetClassification.AircraftExhaust;
            }
            // 로켓 모터 플룸(T ~ 1400K)
            else
            {
                return TargetClassification.IncomingMissilePlume;
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// 2축 FSM(Fast Steering Mirror) 및 레이저 재밍 펄스 시퀀서
    /// </summary>
    public sealed class DircmController
    {
        public Vector2 MirrorAngles;     // FSM 현재 조향각 (rad)
        public Vector2 TargetAngles;     // MWS 추적 목표각 (rad)
        public bool LaserEmissionActive; // 레이저 발사 여부
        public float JammingFreqHz;      // 재밍 변조 주파수 (Hz)

        private const float MaxAngularSpeed = 15.0f; // rad/s

        public DircmController()
        {
            MirrorAngles = Vector2.Zero;
            TargetAngles = Vector2.Zero;
            LaserEmissionActive = false;
            JammingFreqHz = 120.0f; // 120Hz 스핀 시커 기만
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public void Update(float dt, Vector2 newTargetAngle, bool threatConfirmed)
        {
            TargetAngles = newTargetAngle;

            // 2축 FSM 미러 고속 추종 (비례 미분 제어)
            Vector2 err = TargetAngles - MirrorAngles;
            float dist = err.Length();

            if (dist > 1e-5f)
            {
                Vector2 dir = Vector2.Normalize(err);
                float step = MathF.Min(dist, MaxAngularSpeed * dt);
                MirrorAngles += dir * step;
            }

            // 오차가 0.05도(약 0.00087 rad) 이내로 수렴하면 레이저 발사 시작
            if (threatConfirmed && dist < 0.00087f)
            {
                LaserEmissionActive = true;
            }
            else
            {
                LaserEmissionActive = false;
            }
        }
    }
}