[단독] AIDT 온디바이스 MUM-T 함포 사격통제시스템(FCS) 포신 열처짐(Dynamic Barrel Droop) 및 포구초속 도플러 레이다 능동 서보 v1.0

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

namespace ZeliDesk.Defense.MUMT.NavalGun
{
    /// 

    /// 함포 센서 및 탄도 계측 데이터
    /// 
    public readonly record struct GunBarrelTelemetry(
        float MeasuredDroopPitchMrad, // 레이저 MRS 측정 고각 처짐각 (mrad)
        float MeasuredDroopYawMrad,   // 레이저 MRS 측정 방위각 편향 (mrad)
        float MuzzleVelocityMps,      // MVR 계측 포구초속 (m/s, 예: 925m/s)
        float TargetRangeKm,          // 목표 표적 사거리 (km)
        float BarrelTempCelsius,      // 포신 벽면 온도 (도)
        float GunElevationDeg         // 현재 함포 고각 (도)
    );

    /// 

    /// 포탑 서보 조준선 보정 명령 출력
    /// 
    public readonly record struct GunFireControlCorrection(
        float ElevationCorrectionDeg, // 고각 드라이브 최종 보정각 (도)
        float AzimuthCorrectionDeg,   // 선회 드라이브 최종 보정각 (도)
        float EstimatedRangeImpactErrM,// 탄착 오차 예상 보정치 (m)
        bool IsFireControlReady       // 사격 준비 완료(허용 공차 이내) 여부
    );

    /// 

    /// 온디바이스 MUM-T 함포 사격통제시스템 능동 서보
    /// 
    public ref struct NavalGunFireControlServo
    {
        public const float NominalVelocityMps = 930.0f;
        private const float MradToDeg = 0.05729578f;
        private float _prevDroopPitch;

        public NavalGunFireControlServo(float initialPitchMrad)
        {
            _prevDroopPitch = initialPitchMrad;
        }

        /// 

        /// 1kHz 고속 루프: 포신 열처짐 및 초속 편차 기반 포탑 지령 보정
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public GunFireControlCorrection ComputeCorrection(in GunBarrelTelemetry data)
        {
            // 1. mrad 단위 처짐각을 도(deg) 단위로 환산
            float droopElevDeg = data.MeasuredDroopPitchMrad * MradToDeg;
            float droopAziDeg = data.MeasuredDroopYawMrad * MradToDeg;

            // 2. 포구초속 편차로 인한 탄도 승강각 보정: dTheta = -2 * (dV / V) * sin(2*theta)
            float velError = data.MuzzleVelocityMps - NominalVelocityMps;
            float velFactorDeg = -(velError / NominalVelocityMps) * 0.45f * (data.TargetRangeKm / 15.0f);

            // 3. 총 고각 보정량 = -(처짐각) + 초속 보정각
            float netElevCorr = -droopElevDeg + velFactorDeg;
            float netAziCorr = -droopAziDeg;

            // 4. 표적 거리에서의 탄착 오차 보정치 (m)
            float impactRangeErrM = (data.TargetRangeKm * 1000.0f) * (MathF.Abs(data.MeasuredDroopPitchMrad) * 0.001f);

            bool isReady = MathF.Abs(netElevCorr) < 0.25f && (data.BarrelTempCelsius < 450.0f);

            return new GunFireControlCorrection(
                netElevCorr,
                netAziCorr,
                impactRangeErrM,
                isReady
            );
        }

        /// 

        /// 다채널 탄도 계산 배열에 대한 SIMD 탄착 위치 일괄 벡터 연산
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void BatchEvaluateBallisticTrajectorySIMD(
            ReadOnlySpan velocitiesMps,
            ReadOnlySpan anglesDeg,
            Span outRangesKm)
        {
            int i = 0;
            int vectorSize = Vector256.Count;
            float degToRad = MathF.PI / 180.0f;
            float g = 9.80665f;

            for (; i <= velocitiesMps.Length - vectorSize; i += vectorSize)
            {
                // 진공 포물선 근사: R = (v^2 * sin(2 * theta)) / g
                for (int k = 0; k < vectorSize; k++)
                {
                    float v = velocitiesMps[i + k];
                    float th = anglesDeg[i + k] * degToRad;
                    float rM = (v * v * MathF.Sin(2.0f * th)) / g;
                    outRangesKm[i + k] = rM * 0.001f;
                }
            }

            for (; i < velocitiesMps.Length; i++)
            {
                float v = velocitiesMps[i];
                float th = anglesDeg[i] * degToRad;
                outRangesKm[i] = (v * v * MathF.Sin(2.0f * th)) / (g * 1000.0f);
            }
        }
    }
}