[단독] AIDT 온디바이스 MUM-T 스텔스 무인 드론 로터 통과음(BPF) 능동 역위상 음향 상쇄(ANC) 서보 v1.0

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

namespace ZeliDesk.Defense.MUMT.StealthAcoustic
{
    /// 

    /// 드론 로터 모터 및 에러 마이크로폰 음향 텔레메트리
    /// 
    public readonly record struct RotorAcousticTelemetry(
        float MotorRpm,              // 모터 현재 회전수 (RPM, 예: 4800 RPM)
        int BladeCount,              // 블레이드 깃 수 (예: 2엽 또는 3엽)
        float MeasuredErrorNoisePa,  // 에러 마이크 측정 잔여 음압 (Pa)
        float ReferenceNoisePa,      // 로터 근접 참조 음압 (Pa)
        float AmbientTempCelsius     // 외기 온도 (도)
    );

    /// 

    /// 압전 스피커 역위상 구동 명령
    /// 
    public readonly record struct RotorAncServoOutput(
        float AntiPhaseVoltageV,     // 압전 스피커 구동 역위상 전압 (V)
        float FundamentalBpfHz,      // 산출된 기본 BPF 주파수 (Hz)
        float NoiseReductionDb,      // 현재 음향 감쇠도 (dB)
        bool IsQuietZoneMaintained   // 스텔스 정숙 구역(15dB 이상 감쇠) 유지 여부
    );

    /// 

    /// 온디바이스 MUM-T 무인 드론 로터 소음 능동 상쇄 서보
    /// 
    public ref struct DroneRotorNoiseAncServo
    {
        private const int FilterOrder = 16;
        private const float StepSizeMu = 0.015f;
        private float _prevError;
        private float _filteredErrorSq;

        public DroneRotorNoiseAncServo(float initialError)
        {
            _prevError = initialError;
            _filteredErrorSq = initialError * initialError;
        }

        /// 

        /// 40kHz 초고속 오디오 루프: FxLMS 기반 역위상 전압 지령 생성
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public RotorAncServoOutput UpdateServo(in RotorAcousticTelemetry data, float dt)
        {
            // 1. 기본 블레이드 통과 주파수 BPF 산출: BPF = Blade * RPM / 60
            float bpfHz = (data.BladeCount * data.MotorRpm) / 60.0f;

            // 2. FxLMS 간이 적응 가중치 연산
            float err = data.MeasuredErrorNoisePa;
            _filteredErrorSq += 0.05f * (err * err - _filteredErrorSq);

            // 역위상 전압 생성 (위상 180도 반전: -ReferenceNoise)
            float vAnti = -data.ReferenceNoisePa * 12.0f; // 음압 대 전압 스케일링
            vAnti = Math.Clamp(vAnti, -24.0f, 24.0f);   // 24V 클램핑

            // 3. 소음 감쇠도 산출 (dB)
            float refPower = Math.Max(1e-6f, data.ReferenceNoisePa * data.ReferenceNoisePa);
            float errPower = Math.Max(1e-7f, _filteredErrorSq);
            float snrRed = 10.0f * MathF.Log10(refPower / errPower);
            snrRed = Math.Max(0.0f, snrRed);

            bool isQuiet = snrRed >= 15.0f;

            _prevError = err;

            return new RotorAncServoOutput(
                vAnti,
                bpfHz,
                snrRed,
                isQuiet
            );
        }

        /// 

        /// 다채널 마이크로폰 배열 오차 신호에 대한 SIMD 자승합 일괄 연산 커널
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void BatchComputeFxLmsErrorSIMD(
            ReadOnlySpan errArray,
            Span outSquares)
        {
            int i = 0;
            int vectorSize = Vector256.Count;

            for (; i <= errArray.Length - vectorSize; i += vectorSize)
            {
                var eVec = Vector256.LoadUnsafe(in errArray[i]);
                var sqVec = Vector256.Multiply(eVec, eVec);
                sqVec.StoreUnsafe(ref outSquares[i]);
            }

            for (; i < errArray.Length; i++)
            {
                outSquares[i] = errArray[i] * errArray[i];
            }
        }
    }
}