AIDT 온디바이스 국방 MUM-T 합성개구레이다(SAR) 지능형 기만 재밍 생성 서보 엔진

1. 개요

적 정찰위성 및 고고도 무인 정찰기의 합성개구레이다(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 주야간 및 전천후 기상 조건에서도 수십 센티미터 급의 고해상도 지형·표적 2차원 영상을 생성하여 아군 기동 부대와 주요 군사 기지를 손바닥 보듯 감시합니다. 단순 잡음 방사(Barrage Noise) 방식의 재밍은 적 SAR 영상 처리기에서 쉽게 필터링되거나 오히려 아군 재머의 위치를 명확한 선형 섬광(Strobe)으로 노출시키는 역효과를 낳습니다. 이를 돌파하는 최첨단 전자전 기술은 디지털 무선주파수 메모리(Digital Radio Frequency Memory, DRFM)를 활용한 지능형 SAR 기만 재밍(SAR Deception Jamming)입니다. 적 SAR의 처프(Chirp) 송신 펄스를 포착하여, 거리(Range) 방향의 시간 지연과 방위(Azimuth) 방향의 도플러 주파수 천이(Doppler Shift)를 정밀 변조함으로써, 적 SAR 영상 처리기가 역투영(Back-Projection)이나 Range-Doppler 알고리즘을 수행할 때 실제 존재하지 않는 대규모 비행장, 허위 미사일 기지 또는 허위 교량을 완벽한 초점(Focusing)으로 합성 주입합니다. 본 고에서는 10,000Hz 주기로 적 SAR 플랫폼의 비행 궤적을 추종하여 2차원 허위 산란점 지도를 실시간 합성하는 0-Alloc C# 엔진을 구현합니다.

2. 수학적 모델링 및 지배 방정식

적 SAR 플랫폼의 위치 \((x_p(t), y_p(t), h)\)와 가상 허위 표적 \((x_f, y_f, 0)\) 간의 순시 경사 거리 \(R_f(t)\) 방정식은 다음과 같습니다:

R_f(t) = \sqrt{(x_p(t) - x_f)^2 + (y_p(t) - y_f)^2 + h^2}

아군 재머 위치 \((x_j, y_j, 0)\)에서 방사해야 하는 기만 신호 지연 시간 \(\tau_j(t)\) 및 위상 변조 \(\phi_j(t)\) 수식은 다음과 같습니다:

\tau_j(t) = \frac{2 R_f(t) - (R_{j, down}(t) + R_{j, up}(t))}{c}, \quad \phi_j(t) = - \frac{4\pi}{\lambda} R_f(t) + \frac{2\pi}{\lambda}(R_{j, down} + R_{j, up})

방위각 도플러 주파수 변조 \(f_{d, j}(t)\) 계산식은 다음과 같습니다:

f_{d, j}(t) = \frac{1}{2\pi} \frac{d\phi_j}{dt} \approx - \frac{2 V_{sar}}{\lambda} \frac{x_p(t) - x_f}{R_f(t)}

적 SAR 영상 내 허위 표적 2차원 초점 해상도 일치 조건 부등식은 다음과 같습니다:

|\Delta \tau_j| \le \frac{1}{4 B_{chirp}} \quad (\approx 0.5\text{ ns}), \quad |\Delta f_{d, j}| \le \frac{1}{4 T_{synth}} \quad (\approx 0.25\text{ Hz})

3. 실시간 C# 서보 제어기 구현

다음은 적 SAR 펄스 수신 시점마다 10,000Hz 주기로 2차원 기만 변조 파라미터를 계산하여 DRFM을 트리거하는 0-Alloc C# 엔진 구현체입니다:

SarDeceptionJammingServoEngine.cs

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.SAR
{
    public readonly ref struct SarInterceptFrame
    {
        public readonly double InterceptedChirpBandwidthMhz;
        public readonly double PulseRepetitionIntervalUs;
        public readonly double RadarCarrierFreqGhz;
        public readonly double SarPlatformVelocityMps;
        public readonly double SlantRangeToJammerMeters;
        public readonly double TargetFakeRangeOffsetMeters;
        public readonly double TargetFakeAzimuthOffsetMeters;

        public SarInterceptFrame(
            double interceptedChirpBandwidthMhz,
            double pulseRepetitionIntervalUs,
            double radarCarrierFreqGhz,
            double sarPlatformVelocityMps,
            double slantRangeToJammerMeters,
            double targetFakeRangeOffsetMeters,
            double targetFakeAzimuthOffsetMeters)
        {
            InterceptedChirpBandwidthMhz = interceptedChirpBandwidthMhz;
            PulseRepetitionIntervalUs = pulseRepetitionIntervalUs;
            RadarCarrierFreqGhz = radarCarrierFreqGhz;
            SarPlatformVelocityMps = sarPlatformVelocityMps;
            SlantRangeToJammerMeters = slantRangeToJammerMeters;
            TargetFakeRangeOffsetMeters = targetFakeRangeOffsetMeters;
            TargetFakeAzimuthOffsetMeters = targetFakeAzimuthOffsetMeters;
        }
    }

    public ref struct SarDeceptionCommand
    {
        public double DrfmDelayTimeNs;
        public double DopplerShiftHz;
        public double JammingRfPhaseRads;
        public bool IsFakeTargetFocused;
        public bool IsDeceptionActive;
    }

    public ref struct SarDeceptionJammingServoEngine
    {
        private const double SpeedOfLight = 299792458.0;
        private double _syntheticApertureTimeSec;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public SarDeceptionJammingServoEngine(double initialTimeSec)
        {
            _syntheticApertureTimeSec = initialTimeSec;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void ComputeDeceptionModulation(in SarInterceptFrame frame, double dt, out SarDeceptionCommand cmd)
        {
            cmd = default;
            _syntheticApertureTimeSec += dt;

            double lambda = SpeedOfLight / (frame.RadarCarrierFreqGhz * 1e9);

            // Range delay = 2 * (R_fake - R_jam) / c
            double rFake = frame.SlantRangeToJammerMeters + frame.TargetFakeRangeOffsetMeters;
            double deltaR = rFake - frame.SlantRangeToJammerMeters;
            double delaySec = (2.0 * deltaR) / SpeedOfLight;
            double delayNs = delaySec * 1e9;

            // Azimuth Doppler shift = - 2 * v * x_az / (lambda * R)
            double xAzimuth = frame.TargetFakeAzimuthOffsetMeters + (frame.SarPlatformVelocityMps * _syntheticApertureTimeSec);
            double dopplerShift = - (2.0 * frame.SarPlatformVelocityMps * xAzimuth) / (lambda * Math.Max(1000.0, rFake));

            // Phase
            double phase = (- (4.0 * Math.PI / lambda) * deltaR) % (2.0 * Math.PI);

            cmd.DrfmDelayTimeNs = delayNs;
            cmd.DopplerShiftHz = dopplerShift;
            cmd.JammingRfPhaseRads = phase;
            cmd.IsFakeTargetFocused = Math.Abs(delayNs) < 5000.0; // within DRFM buffer range
            cmd.IsDeceptionActive = frame.InterceptedChirpBandwidthMhz > 10.0;
        }
    }
}

4. 교육 및 실무 적용 방안

국방부 AI 교과서 및 정보본부: 영상 레이더(SAR) 영상화 원리, DRFM 전자 기만 알고리즘 및 위성 감시 회피 전술 교육.
차세대 다영역 MUM-T 전자전 드론: 적의 군사 정찰위성 통과 시 지상 핵심 시설을 허위 지형 영상으로 은폐하는 전자공격 소프트웨어 탑재.