초고해상도 합성개구레이더(SAR) 점확산함수(PSF) 위상 오차 & 1,000Hz 0-Alloc C# Range-Doppler 영상 복원 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.DefenseRadar
{
    /// <summary>
    /// 비행체 요동 및 위상 오차 관측 데이터 구조체
    /// </summary>
    public readonly ref struct SarMotionPhaseState
    {
        public double AzimuthTimeSec { get; }       // 방위 시간 (s)
        public double PlatformVelocity { get; }     // 플랫폼 속도 (m/s)
        public double SlantRangeMeters { get; }     // 경사 거리 (m)
        public double InPhaseI { get; }             // I 채널 복소수 신호
        public double QuadratureQ { get; }          // Q 채널 복소수 신호
        public double InsDisplacementErrM { get; }  // INS 관성센서 측정 변위 오차 (m)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public SarMotionPhaseState(double time, double vel, double range, double i, double q, double err)
        {
            AzimuthTimeSec = time;
            PlatformVelocity = vel;
            SlantRangeMeters = range;
            InPhaseI = i;
            QuadratureQ = q;
            InsDisplacementErrM = err;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 1,000Hz 0-Alloc C# SAR 위상 오차 복원 및 거리-도플러 제어 엔진
    /// </summary>
    public ref struct SarAutofocusEngine
    {
        private const double SpeedOfLight = 299792458.0; // m/s
        private readonly double _wavelengthLambda;        // 파장 (m)
        private double _accumulatedPhaseError;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public SarAutofocusEngine(double carrierFrequencyHz)
        {
            _wavelengthLambda = SpeedOfLight / carrierFrequencyHz;
            _accumulatedPhaseError = 0.0;
        }

        /// <summary>
        /// 1,000Hz 실시간 위상 오차 추출 및 복소 위상 보정 연산
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void ProcessStep(
            in SarMotionPhaseState state,
            out double phaseCorrectionRad,
            out double correctedI,
            out double correctedQ,
            out double psfSharpeningMetric)
        {
            // 1. INS 오차 기반 1차 위상 오차 phi_err = 4*pi*DeltaR / lambda
            double geometricPhaseErr = (4.0 * Math.PI * state.InsDisplacementErrM) / _wavelengthLambda;

            // 2. 도플러 중심 주파수 편이 f_dc 보정각
            double dopplerCentroid = (2.0 * state.PlatformVelocity / _wavelengthLambda) * (state.InsDisplacementErrM / state.SlantRangeMeters);
            double dopplerPhaseTerm = 2.0 * Math.PI * dopplerCentroid * state.AzimuthTimeSec;

            phaseCorrectionRad = -(geometricPhaseErr + dopplerPhaseTerm);

            // 3. 0-Alloc 복소수 회전 e^(j*phi_corr)
            double cosVal = Math.Cos(phaseCorrectionRad);
            double sinVal = Math.Sin(phaseCorrectionRad);

            // (I + jQ) * (cos + j*sin) = (I*cos - Q*sin) + j*(I*sin + Q*cos)
            correctedI = (state.InPhaseI * cosVal) - (state.QuadratureQ * sinVal);
            correctedQ = (state.InPhaseI * sinVal) + (state.QuadratureQ * cosVal);

            // 4. PSF 첨도(Kurtosis) 기반 선명도 메트릭
            double power = (correctedI * correctedI) + (correctedQ * correctedQ);
            psfSharpeningMetric = (power * power); // 고차 모멘트
        }
    }
}