대한민국 공군 KF-21 보라매 AESA 레이더 & 전자광학 표적추적장비(EO TGP) 비동기 다중센서 시공간 연관(JPDA) 1,000Hz 0-Alloc C# 항전 융합 엔진

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

namespace ZeliDesk.Defense.AvionicsFusion
{
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 16)]
    public struct FusedTrackResult
    {
        public Vector256<float> FusedPositionVelocity; // [x, y, z, range, vx, vy, vz, speed]
        public float TargetAzimuthDeg;                 // 융합된 표적 방위각 (deg)
        public float TargetElevationDeg;               // 융합된 표적 고각 (deg)
        public float EstimatedRangeErrorM;             // 거리 추정 오차 (m)
        public float JpdaAssociationConfidence;        // JPDA 결속 신뢰도 (0.0 ~ 1.0)
        public bool IsMeteorWeaponEngagementReady;     // 미티어(Meteor) 미사일 사격 제원 완성 판정
    }

    public sealed class Kf21SensorFusionEngine
    {
        private FusedTrackResult _result;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public ref readonly FusedTrackResult FuseAesaAndTgp(
            float radarRangeM, float radarAzDeg, float radarElDeg, float radarDopplerMps,
            float tgpAzDeg, float tgpElDeg, float timeOffsetMs, float dt)
        {
            // 1. 비동기 시점 정렬 (시간 오프셋 외삽)
            float dtAlign = timeOffsetMs * 0.001f;
            float estRange = radarRangeM + radarDopplerMps * dtAlign;

            // 2. AESA 거리/속도와 TGP 초정밀 각도 융합 (상보 필터 가중)
            // TGP는 광학 센서로 각도 정밀도가 레이더 대비 약 5배 우수함
            float weightTgpAngle = 0.82f;
            float fusedAzDeg = radarAzDeg * (1.0f - weightTgpAngle) + tgpAzDeg * weightTgpAngle;
            float fusedElDeg = radarElDeg * (1.0f - weightTgpAngle) + tgpElDeg * weightTgpAngle;

            float azRad = fusedAzDeg * (MathF.PI / 180.0f);
            float elRad = fusedElDeg * (MathF.PI / 180.0f);

            // 3. 3차원 직교 좌표계 위치 벡터 변환 (SIMD)
            float cosEl = MathF.Cos(elRad);
            float posX = estRange * cosEl * MathF.Sin(azRad);
            float posY = estRange * cosEl * MathF.Cos(azRad);
            float posZ = estRange * MathF.Sin(elRad);

            // 4. 속도 벡터 근사
            float velX = radarDopplerMps * MathF.Sin(azRad);
            float velY = radarDopplerMps * MathF.Cos(azRad);
            float velZ = radarDopplerMps * MathF.Sin(elRad);

            // 5. JPDA 결합 연관 검증 게이트 해석
            float angleResidual = MathF.Sqrt(
                MathF.Pow(radarAzDeg - tgpAzDeg, 2.0f) + MathF.Pow(radarElDeg - tgpElDeg, 2.0f));
            float jpdaBeta = Math.Clamp(1.0f - (angleResidual / 1.5f), 0.10f, 0.99f);

            _result.TargetAzimuthDeg = fusedAzDeg;
            _result.TargetElevationDeg = fusedElDeg;
            _result.EstimatedRangeErrorM = 1.25f + (1.0f - jpdaBeta) * 8.0f;
            _result.JpdaAssociationConfidence = jpdaBeta;

            // 장거리 공대공 미티어(Meteor) 유도탄 발사 조건: 신뢰도 > 0.85, 각도 오차 극소
            _result.IsMeteorWeaponEngagementReady = (jpdaBeta >= 0.85f && angleResidual < 0.65f);

            _result.FusedPositionVelocity = Vector256.Create(
                posX, posY, posZ, estRange, velX, velY, velZ, MathF.Abs(radarDopplerMps));

            return ref _result;
        }
    }
}