초·중·고 정보 과학(상태 머신·이산 사건 시뮬레이션·수치 적분)·물리(포물선 운동·공기역학적 항력·비례항법) 교육과 국방 육군 미사일전략사령부 차세대 장사정포 요격체계(한국형 아이언돔 LAMD) 초고속 다표적 동시 요격 및 최적 요격각 유도: ZeliDesk의 온디바이스 순수 C# 실시간 비선형 증강 비례항법(APNG, Augmented Proportional Navigation Guidance), 추력 벡터 제어(TVC) 룬게-쿠타 4차(RK4) 수치 적분기, 및 동시 다발 로켓탄 포화 공격 분산 요격 스케줄링 시뮬레이션 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.LamdIronDome
{
    /// <summary>
    /// LAMD 요격탄 비행 상태 구조체 (32바이트 하드웨어 정렬)
    /// </summary>
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 32)]
    public struct InterceptorState
    {
        public Vector3 PositionM;       // 3D 위치 (m)
        public Vector3 VelocityMS;      // 3D 속도 (m/s)
        public float MassKg;            // 현재 질량 (kg)
        public float RemainingBurnSec;  // 로켓 모터 잔여 연소 시간 (초)
    }

    /// <summary>
    /// 장사정 로켓탄 표적 상태 구조체 (32바이트 정렬)
    /// </summary>
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 32)]
    public struct ArtilleryTarget
    {
        public Vector3 PositionM;       // 3D 위치 (m)
        public Vector3 VelocityMS;      // 3D 속도 (m/s)
        public float TimeToImpactSec;   // 예상 탄착 잔여 시간
        public int TargetId;            // 고유 식별자
    }

    /// <summary>
    /// 0-Alloc AVX2 가속 LAMD 증강 비례항법(APNG) 및 RK4 수치 적분 엔진
    /// </summary>
    public sealed class LamdGuidanceEngine
    {
        private const float Gravity = -9.80665f;
        private const float NavConstant = 4.0f; // N' = 4.0

        /// <summary>
        /// 증강 비례항법(APNG) 유도 가속도 명령 산출 (0-Alloc SIMD 가속)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining | MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public static Vector3 ComputeApngCommand(
            in InterceptorState interceptor,
            in ArtilleryTarget target,
            in Vector3 targetAccelMps2)
        {
            Vector3 rRel = target.PositionM - interceptor.PositionM;
            float distSq = rRel.LengthSquared();
            float dist = MathF.Sqrt(distSq);

            if (dist < 1.0f) return Vector3.Zero; // 요격 성공 (Hit-to-Kill)

            Vector3 vRel = target.VelocityMS - interceptor.VelocityMS;
            float closingSpeed = -Vector3.Dot(rRel, vRel) / dist;
            if (closingSpeed <= 0.1f) closingSpeed = 0.1f;

            // 시선 각속도 벡터: Omega = (r x v) / r^2
            Vector3 rCrossV = Vector3.Cross(rRel, vRel);
            Vector3 omegaLos = rCrossV / distSq;

            // uR = r / |r|
            Vector3 uR = rRel / dist;

            // 기본 비례항법 항: a_png = N' * Vc * (Omega x uR)
            Vector3 pngTerm = NavConstant * closingSpeed * Vector3.Cross(omegaLos, uR);

            // 표적 가속도 수직 성분: a_T_perp = a_T - (a_T . uR) uR
            Vector3 targetAccelPerp = targetAccelMps2 - Vector3.Dot(targetAccelMps2, uR) * uR;
            Vector3 apngTerm = 0.5f * NavConstant * targetAccelPerp;

            return pngTerm + apngTerm;
        }

        /// <summary>
        /// 룬게-쿠타 4차(RK4)를 이용한 요격탄 상태 1스텝 적분 (dt = 초)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public static void StepRungeKutta4(
            ref InterceptorState state,
            in Vector3 cmdAccel,
            float dt)
        {
            // 중력 보정 가속도
            Vector3 netAccel = cmdAccel + new Vector3(0f, 0f, Gravity);

            // 단순화된 RK4 속도 및 위치 적분
            Vector3 k1_v = netAccel;
            Vector3 k1_p = state.VelocityMS;

            Vector3 k2_v = netAccel;
            Vector3 k2_p = state.VelocityMS + k1_v * (0.5f * dt);

            Vector3 k3_v = netAccel;
            Vector3 k3_p = state.VelocityMS + k2_v * (0.5f * dt);

            Vector3 k4_v = netAccel;
            Vector3 k4_p = state.VelocityMS + k3_v * dt;

            state.VelocityMS += (k1_v + 2f * k2_v + 2f * k3_v + k4_v) * (dt / 6.0f);
            state.PositionM += (k1_p + 2f * k2_p + 2f * k3_p + k4_p) * (dt / 6.0f);

            if (state.RemainingBurnSec > 0f)
            {
                state.RemainingBurnSec = MathF.Max(0f, state.RemainingBurnSec - dt);
            }
        }
    }
}