공군 KF-21 보라매 지향성 적외선 방해 장비(DIRCM) 초정밀 2축 짐벌 나노라디안(nrad) 광축 추적 & 중적외선(MWIR) 양자 카스케이드 레이저(QCL) 기만 재밍 1,000Hz 0-Alloc C# 엔진

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

namespace ZeliDesk.Defense.ElectronicWarfare
{
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 16)]
    public struct DircmSystemState
    {
        public Vector256<float> TargetPosVel;  // [tx, ty, tz, 0, tvx, tvy, tvz, 0] (m, m/s)
        public Vector256<float> GimbalAzEl;    // [az, el, az_dot, el_dot, 0, 0, 0, 0] (rad, rad/s)
        public float PointingErrorUrad;        // 지향 오차 (microrad)
        public float LaserPowerWatts;          // 레이저 출력 (W)
        public float JammingDutyCycle;         // 변조 듀티비
        public bool IsTargetBlinded;           // 탐색기 실명 여부
    }

    public sealed class Kf21DircmTrackingEngine
    {
        private const float J_az = 0.0085f;    // 방위각 관성 (kg*m^2)
        private const float J_el = 0.0042f;    // 고각 관성 (kg*m^2)
        private const float Kp = 4500.0f;
        private const float Kd = 120.0f;
        private const float Ki = 850.0f;

        private float _azIntegralErr;
        private float _elIntegralErr;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining | MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public void StepDircm1000Hz(ref DircmSystemState state, in Vector256<float> aircraftAttitudeRate, float dt)
        {
            // 1. 표적 상대 위치 벡터 추출
            float tx = state.TargetPosVel.GetElement(0);
            float ty = state.TargetPosVel.GetElement(1);
            float tz = state.TargetPosVel.GetElement(2);
            float dist = MathF.Sqrt(tx * tx + ty * ty + tz * tz + 1e-4f);

            // 2. 필요 지향각(Line-of-Sight) 산출
            float reqAz = MathF.Atan2(ty, tx);
            float reqEl = MathF.Asin(Math.Clamp(-tz / dist, -1.0f, 1.0f));

            // 3. 짐벌 각도 및 각속도
            float curAz = state.GimbalAzEl.GetElement(0);
            float curEl = state.GimbalAzEl.GetElement(1);
            float curAzDot = state.GimbalAzEl.GetElement(2);
            float curElDot = state.GimbalAzEl.GetElement(3);

            // 기체 각속도 외란 보상 (Feed-Forward)
            float pRoll = aircraftAttitudeRate.GetElement(4);
            float qPitch = aircraftAttitudeRate.GetElement(5);
            float rYaw = aircraftAttitudeRate.GetElement(6);

            float errAz = reqAz - curAz;
            float errEl = reqEl - curEl;

            // 각도 오차 적분
            _azIntegralErr = Math.Clamp(_azIntegralErr + errAz * dt, -0.05f, 0.05f);
            _elIntegralErr = Math.Clamp(_elIntegralErr + errEl * dt, -0.05f, 0.05f);

            // 4. PID + 자이로 전향 피드백 토크 연산
            float torqueAz = J_az * (Kp * errAz + Kd * (0f - curAzDot) + Ki * _azIntegralErr) - J_az * rYaw;
            float torqueEl = J_el * (Kp * errEl + Kd * (0f - curElDot) + Ki * _elIntegralErr) - J_el * qPitch;

            // 5. 짐벌 가속도 적분
            float azAcc = torqueAz / J_az;
            float elAcc = torqueEl / J_el;

            float newAzDot = curAzDot + azAcc * dt;
            float newElDot = curElDot + elAcc * dt;
            float newAz = curAz + newAzDot * dt;
            float newEl = curEl + newElDot * dt;

            state.GimbalAzEl = Vector256.Create(newAz, newEl, newAzDot, newElDot, 0f, 0f, 0f, 0f);

            // 6. 지향 오차 산출 (microrad)
            float totalErrRad = MathF.Sqrt(errAz * errAz + errEl * errEl);
            state.PointingErrorUrad = totalErrRad * 1e6f;

            // 7. QCL 레이저 출력 제어 (오차 150 urad 이내 시 전출력 방사)
            if (state.PointingErrorUrad < 150.0f)
            {
                state.LaserPowerWatts = 12.0f; // 12W MWIR 고출력 QCL
                state.JammingDutyCycle = 0.45f;
                // 표적 거리 1.5km 이내 및 초정밀 지향 시 탐색기 실명
                state.IsTargetBlinded = (dist < 1500.0f && state.PointingErrorUrad < 60.0f);
            }
            else
            {
                state.LaserPowerWatts = 0.5f; // 예열 모드
                state.JammingDutyCycle = 0.05f;
                state.IsTargetBlinded = false;
            }
        }
    }
}