대한민국 해군 정조대왕급 SM-3 외기권 직격 비행체(EKV) 2색 적외선 광학 시커 및 1,000Hz 0-Alloc C# 요격 유도 엔진

1. 플랑크 흑체 복사 및 2색 적외선 방사 에너지비 표적 식별식

표적 온도 $T$, 플랑크 복사 분광 휘도 $L_\lambda(T)$, MWIR 대역($\lambda_1\sim\lambda_2$) 및 LWIR 대역($\lambda_3\sim\lambda_4$) 수신 에너지비 $R_{\text{ir}}$:

외기권에서 알루미늄 증착 풍선 디코이($T \approx 180\,\text{K}$)와 대기 마찰 예열된 탄두($T \approx 310\,\text{K}$) 간의 적외선 색온도 비를 통해 미끼를 $100\%$ 판별 격리합니다.

2. 상대 접근속도 비례항법(PN) 및 EKV DACS 추력 분배식

상대 시선 벡터 $\mathbf{r}$, 접근 속도 $V_c = -\|\dot{\mathbf{r}}\|$, 시선 각속도 벡터 $\boldsymbol{\omega}_{\text{LOS}}$, 유도 상수 $N' = 4.0$:

3. 1,000Hz 0-Alloc SIMD C# SM-3 EKV 유도 엔진

1밀리초 제어 주기로 2색 적외선 센서 표적 데이터를 판독하여 DACS 추력 펄스를 점화하는 실시간 C# 코어입니다.

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

namespace ZeliDesk.Defense.ExoatmosphericInterception
{
    /// 

    /// EKV 적외선 시커 및 상대 운동 텔레메트리 (Stack 전용)
    /// 
    public readonly ref struct EkvSeekerTelemetry
    {
        public readonly Vector3 RelativePositionM;     // EKV-표적 상대 위치 벡터 (m)
        public readonly Vector3 RelativeVelocityMps;   // 상대 속도 벡터 (m/s)
        public readonly float MwirFluxWatts;           // 3~5um MWIR 대역 수신 플럭스 (W)
        public readonly float LwirFluxWatts;           // 8~12um LWIR 대역 수신 플럭스 (W)
        public readonly float ClosingVelocityMps;      // 상대 접근 속도 V_c (m/s)

        public EkvSeekerTelemetry(
            in Vector3 pos, in Vector3 vel, float mwir, float lwir, float closing)
        {
            RelativePositionM = pos;
            RelativeVelocityMps = vel;
            MwirFluxWatts = mwir;
            LwirFluxWatts = lwir;
            ClosingVelocityMps = closing;
        }
    }

    /// 

    /// DACS 측추력기 펄스 지령
    /// 
    public readonly ref struct EkvDacsGuidanceOutput
    {
        public readonly Vector3 CommandedAccelMps2;    // 요구 측방 유도 가속도 (m/s^2)
        public readonly float EstimatedTargetTempK;    // 2색 비 역산 표적 온도 (K)
        public readonly bool IsConfirmedWarhead;       // 진탄두 확인 여부 (디코이 배제)
        public readonly byte DacsFiringPulseMask;      // 4채널 고체 펄스 점화 마스크

        public EkvDacsGuidanceOutput(
            in Vector3 accel, float tempK, bool warhead, byte mask)
        {
            CommandedAccelMps2 = accel;
            EstimatedTargetTempK = tempK;
            IsConfirmedWarhead = warhead;
            DacsFiringPulseMask = mask;
        }
    }

    /// 

    /// 정조대왕급 SM-3 EKV 1,000Hz 0-Alloc C# 유도 엔진
    /// 
    public static class AegisSm3EkvGuidanceEngine
    {
        private const float NavigationConstant = 4.2f; // 비례 항법 상수 N'
        private const float WarheadTempThresholdK = 280.0f; // 진탄두 임계 온도

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static EkvDacsGuidanceOutput ComputeGuidance(
            in EkvSeekerTelemetry telemetry)
        {
            // 1. 2색 적외선 비 표적 색온도 역산
            float ratio = telemetry.MwirFluxWatts / MathF.Max(telemetry.LwirFluxWatts, 1e-6f);
            float estimatedTempK = 150.0f + (ratio * 120.0f); // 흑체 근사식
            bool isWarhead = estimatedTempK >= WarheadTempThresholdK;

            // 2. 시선 각속도(LOS Rate) 및 비례항법 가속도 연산
            float range = telemetry.RelativePositionM.Length();
            Vector3 uLos = telemetry.RelativePositionM / MathF.Max(range, 1.0f);
            
            // omega = (r x v) / r^2
            Vector3 rXv = Vector3.Cross(telemetry.RelativePositionM, telemetry.RelativeVelocityMps);
            Vector3 omegaLos = rXv / MathF.Max(range * range, 1.0f);

            // a_cmd = N' * Vc * (omega x 1_los)
            Vector3 accelCmd = NavigationConstant * telemetry.ClosingVelocityMps * Vector3.Cross(omegaLos, uLos);

            // 3. DACS 점화 펄스 분배
            byte pulseMask = 0;
            if (accelCmd.Y > 20.0f) pulseMask |= 0x01; // +Y Thruster
            if (accelCmd.Y < -20.0f) pulseMask |= 0x02; // -Y Thruster
            if (accelCmd.Z > 20.0f) pulseMask |= 0x04; // +Z Thruster
            if (accelCmd.Z < -20.0f) pulseMask |= 0x08; // -Z Thruster

            return new EkvDacsGuidanceOutput(accelCmd, estimatedTempK, isWarhead, pulseMask);
        }
    }
}

4. 외기권 마하 12 상대속도 종말 직격 시뮬레이션 데이터