대한민국 해병대 서북도서 비호복합 30mm 대공포-신궁 하이브리드 탄도 리드각 산출 및 1,000Hz 0-Alloc C# 안티드론 요격 엔진

3. 1,000Hz 0-Alloc C# 비호복합 하이브리드 탄도 및 사격통제 엔진

EOTS 추적 데이터(거리, 방위각, 고각 및 속도)를 수신하여 탄도 비행 시간을 3회 반복 내로 초고속 계산하고 포탑 지령을 산출하는 C# 엔진입니다.

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

public ref struct BihoHybridAntiDroneEngine
{
    private readonly float _muzzleVelocityMps;
    private readonly float _projectileMassKg;
    private readonly float _ballisticDragCoeff;

    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public BihoHybridAntiDroneEngine(
        float muzzleVelocity = 1080.0f,
        float massKg = 0.36f,
        float dragCoeff = 0.00012f)
    {
        _muzzleVelocityMps = muzzleVelocity;
        _projectileMassKg = massKg;
        _ballisticDragCoeff = dragCoeff;
    }

    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public void ComputeFiringSolution(
        Vector3 droneRelativePosM,
        Vector3 droneVelocityMps,
        Vector3 windVectorMps,
        out float turretAzimuthDeg,
        out float turretElevationDeg,
        out float timeOfFlightSec,
        out bool selectMissileInsteadOfGun)
    {
        float targetDistance = droneRelativePosM.Length();

        // 3km 이상 장거리 표적은 신궁 미사일로 자동 전환 (기관포 유효사거리 3km)
        selectMissileInsteadOfGun = (targetDistance > 2800.0f);

        // 비행 시간(ToF) 1차 추정
        float avgSpeed = _muzzleVelocityMps * 0.85f;
        float tof = targetDistance / avgSpeed;

        // 뉴턴 반복법을 통한 ToF 및 감속 오차 보정 (3회 수렴)
        for (int iter = 0; iter < 3; iter++)
        {
            Vector3 predictedPos = droneRelativePosM + (droneVelocityMps * tof);
            float predDist = predictedPos.Length();
            float effectiveSpeed = _muzzleVelocityMps - (_ballisticDragCoeff * predDist * _muzzleVelocityMps);
            effectiveSpeed = MathF.Max(effectiveSpeed, 400.0f);
            tof = predDist / effectiveSpeed;
        }

        timeOfFlightSec = tof;

        // 중력 보정 및 최종 미래 조준점
        Vector3 futureIntercept = droneRelativePosM + (droneVelocityMps * tof);
        futureIntercept.Z += 0.5f * 9.80665f * (tof * tof); // 낙하 보정

        // 포탑 방위각 및 고각 계산
        turretAzimuthDeg = MathF.Atan2(futureIntercept.X, futureIntercept.Y) * (180.0f / MathF.PI);
        float groundDist = MathF.Sqrt(futureIntercept.X * futureIntercept.X + futureIntercept.Y * futureIntercept.Y);
        turretElevationDeg = MathF.Atan2(futureIntercept.Z, groundDist) * (180.0f / MathF.PI);
    }
}