대한민국 해군 충남급(FFG-III) 4면 고정형 AESA MFR 다기능 레이다 360도 전방위 TWS 추적 및 1,000Hz 0-Alloc C# 빔 지향 적응 스케줄러

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

namespace ZeliDesk.Defense.Navy.RadarMfr
{
    public readonly record struct MfrTargetTrack(
        int TargetId,
        Vector3 PositionMeters,    // 함정 기준 상대위치
        Vector3 VelocityMps,       // 상대속도
        float RcsM2,               // 레이더 단면적
        float EstimationCovariance // 오차 분산 공분산 크기
    );

    public ref struct ScheduledBeamDwell
    {
        public int TargetId;
        public int ArrayFaceIndex;       // 0: 선수(0°), 1: 우현(90°), 2: 선미(180°), 3: 좌현(270°)
        public float AzimuthDeg;
        public float ElevationDeg;
        public float DwellDurationMs;
        public bool IsDedicatedTracking; // true: 정밀추적, false: 일반TWS탐색
    }

    public static class ChungnamMfrCore
    {
        private const float SpeedOfLight = 299792458.0f;
        private const float FrequencyHz = 3.0e9f; // S-Band 3GHz
        private const float Wavelength = SpeedOfLight / FrequencyHz;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static int ScheduleBeams(
            ReadOnlySpan activeTracks,
            float frameTimeBudgetMs,
            Span outputSchedule)
        {
            if (activeTracks.IsEmpty || outputSchedule.IsEmpty) return 0;

            int scheduleCount = 0;
            float remainingTimeMs = frameTimeBudgetMs;

            // 스택 기반 위협 지수 산출
            Span threatScores = stackalloc float[activeTracks.Length];
            for (int i = 0; i < activeTracks.Length; i++)
            {
                ref readonly var t = ref activeTracks[i];
                float range = MathF.Max(t.PositionMeters.Length(), 10.0f);
                
                // 표적의 접근 속도 (Closing Velocity)
                Vector3 toTarget = Vector3.Normalize(t.PositionMeters);
                float closingSpeed = -Vector3.Dot(t.VelocityMps, toTarget);

                // 위협도 = 접근속도 / 거리 * (RCS 가중치)
                float threat = (closingSpeed > 0.0f) 
                    ? (closingSpeed / range) * (1.0f + 1.0f / (t.RcsM2 + 0.01f)) 
                    : (10.0f / range);

                threatScores[i] = threat * (1.0f + t.EstimationCovariance);
            }

            // 고위협 표적 순 빔 스케줄링 (0-Alloc 간이 정렬)
            for (int scheduled = 0; scheduled < activeTracks.Length && scheduleCount < outputSchedule.Length; scheduled++)
            {
                // 최고 위협 표적 색인 검색
                int bestIdx = -1;
                float maxThreat = -1.0f;
                for (int i = 0; i < activeTracks.Length; i++)
                {
                    if (threatScores[i] > maxThreat)
                    {
                        maxThreat = threatScores[i];
                        bestIdx = i;
                    }
                }

                if (bestIdx < 0 || maxThreat <= 0.0f) break;
                threatScores[bestIdx] = -1.0f; // 재선택 방지

                ref readonly var track = ref activeTracks[bestIdx];
                float x = track.PositionMeters.X;
                float y = track.PositionMeters.Y;
                float z = track.PositionMeters.Z;

                float range2D = MathF.Max(MathF.Sqrt(x * x + y * y), 1.0f);
                float azimDeg = MathF.Atan2(y, x) * (180.0f / MathF.PI);
                if (azimDeg < 0.0f) azimDeg += 360.0f;
                float elevDeg = MathF.Atan2(z, range2D) * (180.0f / MathF.PI);

                // 4면 중 담당 어레이 면 선택 (선수 기준 45도 분할)
                int faceIdx = ((int)MathF.Round(azimDeg / 90.0f)) % 4;

                // 드웰 시간 배분: 위협도에 따라 0.5ms ~ 2.5ms
                float dwellMs = MathF.Min(MathF.Max(maxThreat * 0.2f, 0.5f), 2.5f);
                if (remainingTimeMs < dwellMs)
                {
                    dwellMs = remainingTimeMs;
                }

                ref var dwell = ref outputSchedule[scheduleCount++];
                dwell.TargetId = track.TargetId;
                dwell.ArrayFaceIndex = faceIdx;
                dwell.AzimuthDeg = azimDeg;
                dwell.ElevationDeg = elevDeg;
                dwell.DwellDurationMs = dwellMs;
                dwell.IsDedicatedTracking = (maxThreat > 5.0f);

                remainingTimeMs -= dwellMs;
                if (remainingTimeMs <= 0.05f) break;
            }

            return scheduleCount;
        }
    }
}