Intercettatore sonar: differenze tra le versioni

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[[File:Tigerfish torpedo.jpg|thumb|right|300px| Siluro filoguidato con ricerca attiva: (vettore)]]

L{{'}}'''intercettatore sonar''' è un apparato di localizzazione subacquea simile al [[sonar passivo]], è però indirizzato soltanto alla scoperta degli impulsi emessi dai [[siluro|siluri]], genericamente indicati come ''vettori'', ([[sonar per siluri|siluri filoguidati con ricerca attiva]]) in un campo di frequenze molto più elevato che nel passivo, esegue inoltre il controllo delle loro accostate<ref>{{cita|Horton |pp. 269-286}}.</ref> <ref group="N">L'intercettatore non si limita alla ricezione degli impulsi emessi dai vettori ma ne controlla gli spostamenti angolari in virtù del circuito BDI (vedi: [[Collimazione sonar con la trasformata di Hilbert ]])</ref>.

L'apparato è di notevole importanza per la navigazione dei sottomarini nelle fasi di sorveglianza o di attacco.

L’estensione del campo di frequenza rispetto al sonar passivo è dovuta al fatto che i vettori, date le ridotte dimensioni delle basi acustiche di emissione, devono operare a frequenze elevate per avere buoni [[Sistemi direttivi subacquei|guadagni di direttività]].

==bozza==

==Descrizione==

La '''valutazione del rumore nella [[ricevitore in correlazione|rivelazione in correlazione]] ''' è di basilare importanza per le previsioni di portata di scoperta del sonar.

La descrizione dell'intercettatore è articolata secondo la struttura del sonar passivo con le varianti che diversificano i due sistemi di localizzazione subacquea.

=== Caratteristiche dei bersagli rilevate dal sonar ===

Il rumore d'uscita del ricevitore dipende dal rapporto <math>( Si/Ni )</math> tra i segnali d'ingresso e i disturbi presenti nell'ambiente marino .

Le caratteristiche dei bersagli dedotte dall'intercettatore sono:

*Posizione angolare rispetto al Nord <ref group="N">Oppure rispetto all'asse longitudinale del battello sul quale è installato il sonar.</ref>

*Traiettoria

*Misura della quota

*Rilevamento delle accostate

*Misura della distanza <ref group="N">La misura si riferisce alla distanza fisica tra sottomarino e bersaglio; da non confondersi con la portata che indica la probabile distanza massima di scoperta del bersaglio</ref>

=== Sequenza operativa ===

L'uscita di un ricevitore, la funzione di correlazione, può presentarsi in diversi modi in dipendenza del rapporto <math>Si/Ni</math> come indicato, ad esempio, nelle due figure ottenute variando il ritardo rf tra i due segnali idrofonici d'ingresso in modo ciclico:

La sequenza operativa dell'intercettatore raccoglie tute le funzioni e/o gli eventi che si sviluppano nel localizzatore ed in mare dall'inizio dell'attività di ricerca dei vettori alla scoperta e visualizzazione delle loro tracce:

Nel localizzatore ed in mare: Valutazioni delle condizioni ambientali (tracciamento dei raggi acustici e calcoli di previsione della portata) <ref group="N">Operazioni di calcolo eseguite dopo rilievi acustici e termici in mare</ref>

[[File:sn2-5.jpg|thumb|left|Rapporto <math>Si/Ni = -8 dB</math>]]

Nel localizzatore ed in mare: Trasduzione degli impulsi acustici ricevuti con la base idrofonica in segnali elettrici.

[[File:meno12db.jpg|thumb|right|Rapporto <math>Si/Ni = -12 dB </math>.]]

{{clear}}

Nell'immagine di sinistra vediamo una funzione di correlazione ottenuta con un rapporto <math>Si/Ni</math> pari a <math>- 8 db (0.40 dec.)</math> ; nell'immagine di destra la stessa funzione ottenuta con un rapporto <math>Si/Ni</math> sensibilmente inferiore al precedente:

<math> Si/Ni </math> pari a <math>- 12 dB (0.25 dec.)</math> .

Soltanto in mare: Si affrontano i problemi dovuti al rumore del mare e ai disturbi generati dal sistema di propulsione dal vettore lungo la sua corsa

==Gli algoritmi relativi al comportamento dell'uscita di un ricevitore==

Il comportamento del livello d'uscita di un ricevitore in correlazione <math> C(\tau) </math><ref> Si tratta di ricevitori in correlazione per segnali a due stati.</ref> in dipendenza del rapporto del tra il segnale <math>(Si)</math> e il disturbo <math> (Ni)</math> ; <math>( Si/Ni )</math> è determinato da due caratteristici algoritmi<ref>Gli algoritmi sono validi per rapporti <math> ( Si/Ni) </math> molto piccoli</ref>:

Soltanto nel localizzatore: Elaborazione dati e visualizzazione delle tracce degli impulsi emessi dai vettori.

Il primo algoritmo è relativo alla variazione d'ampiezza del livello d'uscita del ricevitore secondo l'espressione:

=== Sistema di ricezione ===

<math> C(\tau) = \frac{2}{\pi} \arcsin{ \left [ K \frac{\sin( 2\pi DF \tau)}{2\pi DF \tau} \cos{(2\pi F_O \tau)} \right ]} </math>

Il sistema dì ricezione degli impulsi acustici dell 'intercettatore è, a grandi linee, costituito da una base idrofonica in alta frequenza e da una complessa struttura di elaborazione dati che ne riceve i segnali elettrici.

Dove:

==== Base idrofonica ====

<math>DF</math> = metà della [[larghezza di banda]] del ricevitore che definisce i segnali.

[[File:circolaredtc.jpg|thumb|left|103x103px|Base acustica cilindrica]]

<math>F_O</math> = frequenza media della banda.

Ha il compito di trasdurre le pressioni acustiche dagli impulsi generati dai vettori in deboli tensioni elettriche da inviare al sistema ricevente dell'intercettatore.

<math>K</math> = funzione che dipende dal rapporto tra le ampiezze dei segnali <math>Si</math> e l’ampiezza del disturbo <math>Ni</math> secondo l’espressione: <math> K = \frac {1}{1 + (\frac{N}{S})^2}</math>

Il secondo algoritmo è relativo all'ampiezza della varianza d'uscita<ref>Il rumore all'uscita di un ricevitore in correlazione è indicato come varianza; la varianza si somma al segnale d'uscita utile e ne pregiudica la individuazione.

</ref> <math>Nv</math> del ricevitore calcolabile secondo l'espressione:

==== Cofano elaborazione dati ====

<math> Nv = ( 2 / \pi ) \sqrt[]{\frac { 1 }{6/7 \cdot 4 \cdot RC\cdot Bw} }</math>

[[File:sauro9dtc.jpg|thumb|right|Circuiti per la formazione fasci]]La base idrofonica è di tipo cilindrico.

Preamplificatori con connettori di collegamento con la base idrofonica

dove:

*<math>Bw </math>= ampiezza della banda di ricezione

*<math>RC </math>= costante di tempo d'integrazione del correlatore

Ricevitori a fasci preformati in Af

L'ampiezza della varianza <math>Nv</math> dipende dal valore della costante di tempo <math>RC</math>, maggiore il valore di <math> RC </math> minore ne è l'ampiezza.

Il valore di <math> RC</math> determina anche la velocità di risposta del correlatore, più è elevato più la velocità si riduce, un giusto compromesso deve essere scelto in base alle necessità operative del sonar

Sistema di rilevamento angolare di precisione della posizione dei vettori

==Modalità di computazione dell’andamento del livello d'uscita di un ricevitore in funzione del rapporto <math>(Si/Ni)</math> ==

Prima dell’ avvento dei computer gli sviluppi matematici necessari per la previsione delle caratteristiche d’uscita di un correlatore, dipendenti dal rapporto <math>(Si/Ni)</math> richiedevano lunghi tempi di lavoro con risultati non sempre soddisfacenti.

Oggi, grazie ai personal computer, si possono implementatare particolari routine di calcolo sviluppate in linguaggio Visual Basic che, oltre ai singoli livelli numerici, consentono la costruzione grafica dell’ andamento del livello d’uscita del ricevitore in ogni condizione operativa del sonar.

Il cofano di elaborazione dati è composto dalle sezioni funzionali:

Il calcolo dell'ampiezza delle funzioni di correlazione e della varianza che le inquina consente un’analisi accurata del comportamento dei ricevitori tramite un'interfaccia virtuale tra operatore e software di calcolo.

Preamplificatori e connettori di collegamento con la base idrofonica, amplificano in modo selettivo i segnali impulsivi generati dalla base. Generalmente il campo delle frequenze di lavoro dell'intercettatore si estende da <math> 10000 \ Hz \ a \ 80000 \ Hz </math>.

Con il software si sviluppano gli algoritmi riportati in precedenza che prevedono il loro calcolo in funzione del rapporto <math> (Si/Ni) </math> all'ingresso del ricevitore e della costante di tempo d'integrazione <math> RC </math>

Circuiti a [[sonar a fasci preformati|fasci preformati]] Af, generano un insieme di fasci acustici per la scoperta dei vettori per tutto l'arco dell'orizzonte

== Il software di cacolo==

Implementando sul P.C. il programma in Visual Basic, riportato in calce, si realizza il pannello virtuale di controllo del sistema di valutazione costituito da:

*sette Textbox, evidenziati con numeri rossi per la routine di programma, per l'inserzione delle variabili caratteristiche:

Sistema di [[sistemi direttivi subacquei|rilevamento angolare]] di precisione della posizione dei vettori, è indirizzato sulla scorta delle indicazioni fornite dai fasci preformati.

Frequenza inf. della banda di ricezione <math> F_{{1}}</math> (Hz)

Frequenza sup. della banda di ricezione <math> F_{{2}}</math> (Hz)

Ritardo <math>r_{{f}} (\mu Sec.)</math> tra i due segnali da correlare

Predisposizione dell’intervallo di tempo d’analisi fs in <math>r_{{o}} (\mu Sec.)</math>

Rapporto <math> Si/Ni </math> in <math>dB </math>

Costante di tempo d'integrazione <math>RC</math> in <math>Sec.</math>

Coefficiente di scala per le ordinate (dec.)

=== Elaborazione segnali dei vettori ===

*un command. di avvio del computo

[[File:xxsauro13dtc.jpg|thumb|left|Consolle di calcolo e presentazione delle tracce degli impulsi emessi dai vettori]]

L'elaborazione dei segnali acustici dovuti alle emissioni impulsive dei vettori è affidata ad un complesso sistema di rivelazione dati governato ed interfacciato con la consolle di comando e controllo.

*un reticolo cartesiano per la presentazione delle curve di

correlazione calcolate come mostrato in figura:

Funzioni esplicate dalla consolle:

[[File:rxdtc1.jpg|thumb|left|Pannello di comando del sistema]]

{{clear}}

Presentazione a cascata: è un particolare sistema di visualizzazione degli impulsi che ha in ascisse la direzione di scoperta ed in ordinate il tempo trascorso dall'inizio del rilevamento (traccia la storia della traiettoria del vettore) dello scenario subacqueo per la funzione di scoperta, lo schermo video dedicato per tale compito è nella parte alta della consolle.

Il sistema, una volta copiate le routine di calcolo, può essere implementato con qualsiasi linguaggio di programmazione.

Presentazione in coordinate cartesiane dei diagrammi relativi ai calcoli del percorso dei raggi acustici in mare <ref group="N">Generalmente l'operazione di tracciamento dei raggi acustici in mare viene fatta prima d'iniziare la fase di scoperta dei bersagli</ref>; lo schermo dedicato è nella parte inferiore della consolle.

== Esempi di valutazione ==

Una volta installato il software si possono sviluppare alcuni esempi di valutazione che riguardano il calcolo ed il tracciamento di 5 funzioni di correlazioni relative ad un generico ricevitore; quali:

*1°- Corr. analogica in banda <math>0- F_{{2}}</math>

*2°- Corr. analogica in banda <math> F_{{1}} - F_{{2}} </math>

*3°- Corr. digitale in banda <math> 0- F_{{2}}</math>

*4°- Corr. digitale in banda <math> F_{{1}} - F_{{2}} </math>

*5°- Corr. digitale secondo Hilbert in banda <math> F_{{1}} - F_{{2}} </math>

Per ciascuna funzione sono impostabili a piacere, sia i valori delle frequenze che stabiliscono la banda di ricezione <math>( F_{{1}} - F_{{2}})</math>, sia i ritardo <math>r_{{o}} </math> tra i due segnali-

Presentazione video della funzione BDI <ref group="N">La funzione BDI consente di scoprire eventuali accostate del vettore</ref>.

Ciascuna delle 5 funzioni e caratterizzata dalle variabili che compaiono nel testo:

Comando a mezzo volantino della punteria manuale; presentazione del valore angolare connesso con il rilevamento della posizione dei vettori.

==1° Esempio ==

Funzione di correlazione analogica del segnale in uscita da un ricevitore ( segnali filtrati con passa basso ):

<math> F_{{1}} = 0 </math> valore inferiore della banda del ricevitore

<math> F_{{2}} = 3000 Hz</math> valore superiore della banda del

ricevitore

<math> r_{{o}} = 500 \mu Sec.</math> ritardo tra i due segnali applicati al ricevitore

<math> Fs = 1000 \mu Sec.</math> valore del fondo scala di calcolo e

grafica.

Il grafico è riportato in figura, il command verde indica il tipo di funzione calcolata ( segnali filtrati con passa banda ):

[[File:rxdtc2.jpg|thumb|left|schermata corr. analogica in banda 0-F]]

{{clear}}

== Calcolo della portata di scoperta ==

==2° Esempio==

Il calcolo della portata di scoperta dell'intercettatore è simile a quello relativo al sonar passivo; le dimensioni delle variabili sono però diverse rispetto a quello dato che il primo è chiamato a lavorare in un campo di frequenze, livelli, e tempi di durata del fenomeno impulsivo, molto diversi dal secondo.

Funzione di correlazione analogica del segnale in uscita da un ricevitore ( segnali filtrati con passa banda ):

<math>F_{{1}} = 1200 Hz </math> valore inferiore della banda del ricevitore

<math>F_{{2}} = 3000 Hz</math> valore superiore della banda del ricevitore

<math> r_{{o}} = 1000 \mu Sec.</math> ritardo tra i due segnali

applicati al ricevitore

<math> Fs = 2000 \mu Sec.</math> valore del fondo scala di calcolo e

grafica.

Nell'intercettatore il percorso dell'impulso emesso dal siluro è pari ad <math>(R_o) </math>, distanza fisica tra sonar e vettore.

Il grafico è riportato in figura, il command verde indica il tipo di funzione calcolata:

[[File:rxdtc3.jpg|thumb|left|schermata corr. analogica in banda F1-F2]]

{{clear}}

[[File:zonaombra.jpg|thumb|right|200px|Tracciato propagazione anomala; in grigio la zona d'ombra]]

==3° Esempio==

La portata di scoperta dell'intercettatore indica in generale la probabile distanza <math>(R) </math> alla quale tale componente può scoprire le emissioni di vettori lontani.

Funzione di correlazione digitale del segnale in uscita da un ricevitore ( segnali filtrati con passa basso ):

<math>F_{{1}} = 0 Hz </math> valore inferiore della banda del ricevitore

<math>F_{{2}} = 3000 Hz</math> valore superiore della banda del ricevitore

<math> r_{{o}} = 1000 \mu Sec.</math> ritardo tra i due segnali

applicati al ricevitore

<math> Fs = 2000 \mu Sec.</math> valore del fondo scala di calcolo e

grafica.

La portata di scoperta non è un dato certo, ma una previsione a carattere probabilistico.

Il grafico è riportato in figura, il command verde indica il tipo di funzione calcolata:

[[File:rxdtc4.jpg|thumb|left|schermata corr. digitale in banda 0-F2]]

{{clear}}

Le equazioni che regolano la stima della portata sono valide se il sottomarino non è nella zona d’ombra, tale zona è generata dalla propagazione anomala del suono in mare<ref>{{cita | Del Turco|pp. 200-206}}.</ref>.

==4° Esempio==

Funzione di correlazione digitale del segnale in uscita da un ricevitore ( segnali filtrati con passa banda ):

<math>F_{{1}} = 700 Hz </math> valore inferiore della banda del ricevitore

<math>F_{{2}} = 3000 Hz</math> valore superiore della banda del ricevitore

<math> r_{{o}} = 1000 \mu Sec.</math> ritardo tra i due segnali applicati

al ricevitore

<math> Fs = 2000 \mu Sec.</math> valore del fondo scala di calcolo e

grafica.

===Variabili===

Il grafico è riportato in figura, il command verde indica il tipo di funzione calcolata:

Il [[portata sonar passivo|calcolo della portata]] richiede le seguenti variabili <ref group="N">variabili analoghe sono impiegate anche nel calcolo della portata di un sonar passivo</ref>:

[[File:rxdtc5.jpg|thumb|left|schermata corr. digitale in banda F1-F2]]

{{clear}}

campo delle frequenze di ricezione espresso in <math> Hz </math>

==5° Esempio==

Funzione di correlazione digitale, con trasformata di Hilbert, del segnale in uscita da un ricevitore (segnali filtrati con passa banda ):

<math>F_{{1}} = 700 Hz </math> valore inferiore della banda del ricevitore

<math>F_{{2}} = 3000 Hz</math> valore superiore della banda del ricevitore

<math> r_{{o}} = 1000 \mu Sec.</math> ritardo tra i due segnali applicati

al ricevitore

<math> Fs = 2000 \mu Sec.</math> valore del fondo scala di calcolo e

grafica.

pressione acustica <math>LI </math> dell'impulso emesso dal vettore espressa in <math>dB /\mu Pa/1 \ m</math>.

distanza <math> R </math>, secondo le previsioni di calcolo della portata, tra vettore e l'intercettatore espressa in <math> km </math>

==Impostazione del software==

In ambiente di sviluppo Visual Basic inserimento degli oggetti nel Form come indicato in figura nel rispetto della numerazione indicata in rosso; i 5 command devono essere abililitati in style graphical.<ref>Il listato del programma, data la sua semplicità, non è commentato</ref>.

[[File:rxdtc1.jpg|thumb|left|Pannello di comando del sistema]]

{{clear}}

guadagno <math>DI </math> della base acustica dell'intercettatore espresso in <math> dB </math>

Azione di copia e incolla <ref>Prestare attenzione alle righe di programma che in base alla pagina possono essere scritte in parte a capo</ref> del programma:

rumore del mare <math> NL </math> espresso in <math>dB /\mu Pa/ \sqrt{Hz}</math>

'''Listato'''

valori delle probabilità di falso allarme accettate, <math> Pfa </math>, espressi in percentuale <ref group="N">devono essere estremamente piccoli data la funzione di sorveglianza che l'intercettatore deve svolgere con un basso margine d'incertezza</ref>.

Dim F1 As Double

Dim F2 As Double

valori delle probabilità di rivelazione volute, <math> Priv </math>, espressi in percentuale <ref group="N">devono essere molto elevati data la funzione di sicurezza che devono offrire</ref>.

Dim rf As Double

Dim ro As Double

soglia di rivelazione dell'intercettatore <math>DT </math> espressa in <math> dB </math>, dipende da <math> Priv </math> e <math> Pfa </math>

===Algoritmo di previsione===

Private Sub Command5_Click()

La previsione della portata R dell'intercettatore si ottiene dalla soluzione del sistema trascendente:

Command1.BackColor = &HE0E0E0

Command2.BackColor = &HE0E0E0

Command3.BackColor = &HE0E0E0

Command4.BackColor = &HE0E0E0

Command5.BackColor = vbGreen

Cls

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

F = Val(Text2.Text)

rf = Val(Text3.Text)

ro = Val(Text4.Text)

For R = 0.0000001 To ro Step (ro / 10000)

Y1 = Sin(2 * 3.14 * F * (R - rf) / 1000000) _

/ (2 * 3.14 * F * (R - rf) / 1000000) '

c1 = (2 / 3.14) * Atn(Y1 / (Sqr(-Y1 * Y1 + 1) + 0.00000001))

PSet (4600 * 1.4 * R / ro, 1600 * 1.4 - 1600 * 1.4 * c1), colore

Next

End Sub

<math>\begin{cases} TL = 60 + 20 \cdot \log_{10}{ R } + \alpha \cdot R\\

Private Sub Form_Paint()

TL = SL + DI - NL - DT + 10 \cdot \log_{10}{ BW }

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

\end{cases}</math>

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

End Sub

Il calcolo di <math>TL</math><ref group="N">I calcoli sono confortati dall'impiego del

Private Sub text1_KeyPress(KeyAscii As Integer)

Regolo Raytheon</ref><ref>{{cita | Raytheon |}}.</ref> nella prima equazione è volto a stabilire la massima attenuazione sostenibile dell'impulso emesso dal vettore con le variabili indicate nell'equazione data.

If InStr("-+.0123456789", Chr(KeyAscii)) = 0 _

Then KeyAscii = 0

End Sub

Maggiore sarà il valore di <math> LI </math> (pressione acustica dell'impulso emesso dal vettore) più elevata sarà la probabilità di scoperta.

Private Sub text2_KeyPress(KeyAscii As Integer)

If InStr("-+.0123456789", Chr(KeyAscii)) = 0 _

Then KeyAscii = 0

End Sub

Maggiore sarà il valore del <math> DI</math> (guadagno della base ricevente del sottomarino) più elevata sarà la probabilità di scoperta.

Private Sub text3_KeyPress(KeyAscii As Integer)

If InStr("-+.0123456789", Chr(KeyAscii)) = 0 _

Then KeyAscii = 0

End Sub

Maggiore sarà il valore del <math>NL</math> (livello del rumore del mare) minore sarà la probabilità di scoperta.

Private Sub text4_KeyPress(KeyAscii As Integer)

If InStr("-+.0123456789", Chr(KeyAscii)) = 0 Then KeyAscii = 0

If InStr("0123456789.-" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _

Then KeyAscii = 0

End Sub

Maggiore sarà il valore del <math>DT </math> (soglia di rivelazione del ricevitore sonar) minore sarà la probabilità di scoperta.

Private Sub Command1_Click()

Cls

Command1.BackColor = vbGreen

Command2.BackColor = &HE0E0E0

Command3.BackColor = &HE0E0E0

Command4.BackColor = &HE0E0E0

Command5.BackColor = &HE0E0E0

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

F1 = Val(Text1.Text)

F2 = Val(Text2.Text)

rf = Val(Text3.Text)

ro = Val(Text4.Text)

For R = 0.0000001 To ro Step (ro / 10000)

Y1 = Sin(2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / _

1000000) / (2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y2 = Sin(2 * 3.14 * ((F2 + F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y3 = Y1 * Y2

c1 = (2 / 3.14) * Atn(Y3 / (Sqr(-Y3 * Y3 + 1) + 0.00000001))

PSet (460 * 14 * R / ro, 160 * 14 - 160 * 14 * c1), colore

Next R

End Sub

I valori delle probabilità di falso allarme<math> Pfa</math> sono implicite nel calcolo del <math>DT</math> e sono espressi in percentuale.

Private Sub Command2_Click()

Command1.BackColor = &HE0E0E0

Command2.BackColor = vbGreen

Command3.BackColor = &HE0E0E0

Command4.BackColor = &HE0E0E0

Command5.BackColor = &HE0E0E0

Cls

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

F1 = Val(Text1.Text)

F2 = Val(Text2.Text)

rf = Val(Text3.Text)

ro = Val(Text4.Text)

For R = 0.0000001 To ro Step (ro / 10000)

Y1 = Sin(2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / 1000000) / _

(2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y2 = Cos(2 * 3.14 * ((F2 + F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y3 = Y1 * Y2

PSet (4600 * 1.4 * R / ro, 1600 * 1.4 - 1600 * 1.4 * Y3), colore

Next R

End Sub

I valori delle probabilità di rivelazione <math> Priv</math> sono implicite nel calcolo del <math>DT</math> e sono espresse in percentuale.

Private Sub Command3_Click()

Command1.BackColor = &HE0E0E0

Command2.BackColor = &HE0E0E0

Command3.BackColor = vbGreen

Command4.BackColor = &HE0E0E0

Command5.BackColor = &HE0E0E0

Cls

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

F = Val(Text2.Text)

rf = Val(Text3.Text)

ro = Val(Text4.Text)

For R = 0.0000001 To ro Step (ro / 10000)

Y1 = Sin(2 * 3.14 * F * (R - rf) / 1000000) / _

(2 * 3.14 * F * (R - rf) / 1000000) '

PSet (4600 * 1.4 * R / ro, 1600 * 1.4 - 1600 * 1.4 * Y1), colore

Next R

End Sub

Stabilita l'attenuazione massima che l'intercettatore può accettare per la rivelazione degli impulsi emessi dal vettore, in base alle caratteristiche proprie e alle condizioni esterne, si deve impostare la seconda equazione per il calcolo dell'attenuazione che il suono subisce nel tratto di mare tra il vettore e l'intercettatore.

Private Sub Command4_Click()

Command1.BackColor = &HE0E0E0

Command2.BackColor = &HE0E0E0

Command3.BackColor = &HE0E0E0

Command4.BackColor = vbGreen

Command5.BackColor = &HE0E0E0

Cls

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 230 * 1.4

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 20 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next yi

Next xi

For yi = 0 To 3200 * 1.4 Step 160 * 1.4

For xi = 0 To 4600 * 1.4 Step 30 * 1.4

PSet (xi, yi)

Next xi

Next yi

Line (0, 1600 * 1.4)-(4600 * 1.4 + 160, 1600 * 1.4)

Line (0, 0)-(0, 3200 * 1.4)

F1 = Val(Text1.Text)

F2 = Val(Text2.Text)

rf = Val(Text3.Text)

ro = Val(Text4.Text)

For R = 0.0000001 To ro Step (ro / 10000)

Y1 = Sin(2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / 1000000) / _

(2 * 3.14 * ((F2 - F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y2 = Cos(2 * 3.14 * ((F2 + F1) / 2) * (R - rf) / 1000000)

Y3 = Y1 * Y2

c1 = (2 / 3.14) * Atn(Y3 / (Sqr(-Y3 * Y3 + 1) + 0.00000001))

PSet (4600 * 1.4 * R / ro, 1600 * 1.4 - 1600 * 1.4 * c1), colore

Next R

End Sub

Dato che l'attenuazione del suono in mare dipende, sia dalla divergenza dei raggi acustici, sia dall'assorbimento delle onde in funzione della frequenza della sorgente, questa dipendenza è espressa dalla seconda equazione:

==Note==

<References/>

<math>TL = 60 \ dB + 10 \cdot log_{10} {R} + \alpha \cdot R </math>

== Bibliografia ==

In questa equazione il valore di <math>TL</math> esprime l'attenuazione [[trasmissione del suono in mare|(per divergenza e assorbimento)]] della pressione dell'impulso acustico emesso dal vettore al variare della distanza <math>R</math> e del valore del coefficiente d'attenuazione <math> \alpha </math>.

*Rif.1.. James j. Faran jr ; Robert Hills jr , ''Correlators for signal reception'', Office of Navaval Research (contract n5 ori-76 project order x technical memorandum no. 27 ) Acousics Rsearch Laboratory Division of Applied Science Harvard University – Cambridge, Massachusetts , 1952

Nell'equazione è ipotizzata la propagazione sferico-cilindrica; il primo addendo, indicato in <math>60 \ dB</math> tiene conto del fatto che la variabile <math>R </math> è espressa in <math>km </math> invece che in metri.

Il secondo addendo è relativo all'attenuazione per divergenza per propagazione sferico-cilindrica, il terzo addendo, infine, è relativo all'attenuazione per assorbimento in funzione di <math>R</math> e della frequenza (tramite <math>\alpha</math>).

*Rif.2.. James j. Faran jr ; Robert Hills jr , ''The application of correlation techniques to acoustic receiving systems'', Office of Navaval Research (contract n5 ori-76 project order x technical memorandum no. 28 ) - Aousics Rsearch Laboratory Division of Applied Science Harvard University – Cambridge, Massachusetts , 1952

==== Esempio ====

Un esempio di calcolo della portata di un intercettatore è risolvibile, per via grafica, assumendo le seguenti variabili:

Frequenza dell'impulso trasmesso dal vettore: <math> F = 60000 \ Hz </math>

Livello indice di trasmissione ipotizzato per il trasmettitore del vettore: <math>LI = 210 \ dB/\mu Pa/1m</math>

* Rif.3.. Rbert J. Urick, ''Principles of underwater sound'', Mc Graw – hill, 3^ ed. 1968

Livello del [[rumore del mare]] messo a calcolo per <math> SS = 6 </math> e <math> F = 60000 \ Hz </math> : <math>NL = 41 \ dB/\mu Pa/ \sqrt{Hz}</math>

Guadagno di direttività della base ricevente <ref group="N" >Dati i valori elevati delle frequenze impiegate nei sistemi d'intercettazione le basi di ricezione possono avere dimensioni modeste; ad esempio un base ricevente quadrata di 12 x 12 cm ha una direttività di circa 25 \ dB.</ref> dell'intercettatore del sottomarino: <math> DI = 26 \ dB </math>

Larghezza di banda del ricevitore:

<math> BW = 1500 \ Hz</math>

Durata d'impulso emesso dal vettore: <math> t = 0.001 \ s. </math>

Probabilità di scoperta: <math> Priv = 98 \% </math>

Probabilità di falso allarme <math> Pfa = 0.0001 \% </math>

Con questa coppia di [[probabilità di scoperta sonar|valori probabilistici dalle curve ROC]] si legge: <math> d = 25 </math>

Propagazione: sferico/cilindrica

Soglia di rivelazione calcolata con la formula <ref>{{cita|Urick|pp. 377-403}}.</ref>:

<math> DT = 5 \cdot log_{10} {(BW\cdot d / t)} </math> = <math> 5 \cdot log_{10} {(1500\cdot 25 / 0.001)}</math> = <math> 38 \ dB</math>

Con i dati impostati si applica la prima equazione in <math>TL </math> ottenendo:

<math> TL = LI + DI - DT - NL </math> = <math> 210 \ dB + 26 \ dB - 38 \ dB - 41 \ dB </math> = <math> 157 \ dB </math>

Successivamente s'imposta la variazione del <math> TL </math> con la seconda equazione in funzione della distanza <math> R </math> e del coefficiente di assorbimento <math>\alpha</math>

Il valore di <math>\alpha</math> ,calcolato con la formula di Thorp <ref>{{cita|Thorp|articolo}}.</ref> per <math> f</math> in <math> kHz </math>:

<math> \alpha = \left[ \frac{0.1 \cdot f^2}{1 + f^2} \right] + \left[ \frac{40\cdot f^2}{4100 + f^2} \right]+ \left[ \frac{2.75 \cdot f^2}{10^4} \right]</math>

che, per <math> F = 60 \ kHz </math> rende <math>\alpha = 19.7 \ dB/km </math>

<math> TL = 60 \ dB + 20 \cdot log_{10} {R} + R \cdot \alpha</math> = <math>60 \ dB +

20 \cdot log_{10} {R} + 19.7 \cdot R </math>

[[File:intercettatoredtc.jpg|thumb|left| Soluzione grafica della portata dell'intercettatore: curva rossa massima attenuazione consentita a calcolo, curva blu attenuazione in funzione della distanza]]

In un sistema di assi cartesiani si tracciano:

la curva di <math> TL </math> della prima equazione (massima attenuazione consentita dal calcolo), risulta una parallela all'asse delle ascisse.

la curva di <math>TL </math> della seconda equazione in funzione di <math> R.</math> (risulta una curva convessa).

L'ascissa de punto d'incontro delle due curve, <math>R = 4500 \ m </math>, corrisponde alla portata di scoperta dell'intercettatore. <ref group="N">Ricordare che nel caso in esempio la portata calcolata, di <math> 4500 </math> metri, è subordinata all'accettazione di una probabilità di falso allarme del <math>0.0001 \ \% </math> e di una probabilità di scoprire il vettore del <math>98 \%</math></ref>.

{{clear}}

==note==

;Annotazioni

<references group="N"/>

;Fonti

<references/>

==Bibliografia==

* {{Cita libro|J.W. Horton,|titolo=Foundamentals of Sonar |editore= United States Naval Institute, Annapolis Maryland, 1959 |cid= Horton}}

* {{Cita libro | C. Del Turco|titolo= Sonar- Principi - Tecnologie – Applicazioni |editore= Tip. Moderna La Spezia, 1992|cid= Del Turco}}

*{{Cita libro | autore= Robert J. Urick | titolo= Principles of underwater sound |editore= 3ª ed. Mc Graw – Hill, 1968. cap.five - six, Propagation of sound in the sea, pp. 99 - 197 | cid= Urick}}

* {{Cita libro|WH Thorp | titolo= Analytical description of the low frequency attenuation coefficient | editore= Acoustical Society of America Journal, vol. 42, 1967, pag. 270. |cid= Thorp}}

* {{Cita libro | autore= Raytheon | titolo= Sonar Performance Calculator |editore=, Submarine Signal Division - Portsmouth - USA, 1991|cid= Raytheon}}

==Collegamenti esterni==

[https://github.com/sonar2020/wiki/archive/refs/heads/main.zip N° FASCI Selenia]

[https://github.com/sonar2020/wiki2/archive/refs/heads/main.zip Sonar FALCON]

[https://github.com/sonar2020/Schemi-FALCON/archive/refs/heads/main.zip Schemi sonar FALCON]

[https://github.com/sonar2020/Sonar-Principi-Tecnologie-Applicazioni/archive/refs/heads/main.zip Testo discorsivo sul sonar]

[https://github.com/sonar2020/CorrelaTESTO/archive/refs/heads/main.zip testo tecnico sulla Correlazione]

{{Portale|guerra|marina|metrologia}}

[[Categoria:Sonar]]

*Rif.4.. Cesare Del Turco, ''La correlazione'', collana scientifica ed. Moderna La Spezia, 1993