Intercettatore sonar

Differenziale di riconoscimento del sonar, termine attribuito al valore che quantizza la caratteristica principale del sonar ; la capacità di discriminare una sorgente acustica in mare quando questa sia coperta dal rumore ambiente.

Il differenziale di riconoscimento, espresso in dB (deciBel), è contraddistinto con la sigla ${\displaystyle \Delta }$ ,

Il differenziale di riconoscimento standard

Il differenziale di riconoscimento ${\displaystyle \Delta }$  è il minimo rapporto ${\displaystyle S/N}$ con il quale un sonar può rivelare la presenza del bersaglio mascherato dal rumore.

Secondo le convenzioni il differenziale di riconoscimento standard, che caratterizza un ricevitore in correlazione, è il minimo valore ${\displaystyle S/N}$  per il quale si abbia:

Probabilità di falso allarme${\displaystyle Pfa.=10\%}$ 

Probabilità di rivelazione ${\displaystyle Priv.=50\%}$ 

Calcolo del differenziale di riconoscimento con le probabilità standard

Il differenziale di riconoscimento ${\displaystyle \Delta }$  è calcolabile secondo la funzione:

${\displaystyle \Delta =f(d*)\quad }$  che esplicitata assume la forma:

${\displaystyle \Delta =5\cdot log_{10}{[(BW\cdot d*)/(2\cdot RC)]}-10\cdot log_{10}{BW}}$ 

dove:

${\displaystyle BW=f2-f1}$  larghezza di banda dei segnali e rumori all'ingresso del correlatore

${\displaystyle RC=}$  costante di tempo d'integrazione post correlazione

${\displaystyle d*}$  parametro relativo alle curve ROC (Receiver Operating Characteristic); vedi bibliografia.

Per il computo del ${\displaystyle \Delta }$ , per i valori standard:

${\displaystyle Pfa.=10\%}$ ; ${\displaystyle Priv.=50\%}$ 

si deve ricorrere alle curve ROC:

In figura un particolare dell’insieme delle curve ROC relativo ad una sola curva per ${\displaystyle d*=2}$ :

 

${\displaystyle d*=f(Priv;Pfa)}$ 

La figura mostra come l’intersezione tra la retta di ascissa ${\displaystyle Pfa=10\%}$  e la retta di ordinata ${\displaystyle Priv.=50\%}$ ; individui la retta ${\displaystyle d*=2}$ 

Assumendo ad esempio:

${\displaystyle BW=1000Hz}$ 

${\displaystyle RC=1Sec.}$ 

si ha:

${\displaystyle \Delta =5\cdot log_{10}{[(1000\cdot 2)/(2\cdot 1)]}-10\cdot log_{10}{1000}=-15dB}$ 

In figura la funzione ${\displaystyle \Delta =f(d*)}$ ; tracciata per

${\displaystyle BW=1000Hz}$ ; ${\displaystyle RC=1Sec.}$ 

è messo in evidenza il punto calcolato per ${\displaystyle d*=2}$ .

 

${\displaystyle *\Delta =f(d*)}$ 

Dettagli e misure del ${\displaystyle \Delta }$

La misura del ${\displaystyle \Delta }$  in un sonar implica l'analisi dei circuiti di correlazione in esso strutturati.

Nelle fasi di collaudo dei sonar IP70/74, installati sui sottomarini classe Sauro, la misura del ${\displaystyle \Delta }$  era dovuta, sia a conclusione del progetto, sia in fase di collaudo in laboratorio secondo la procedura che segue.

La misura del ${\displaystyle \Delta }$  in mare sarebbe stata esaustiva ma impossibile dati i rumori non controllati nell'ambiente.

La procedura tecnica per la misura del ${\displaystyle \Delta }$  in laboratorio richiede un ambiente controllato e la struttura mostrata in figura:

 

Funzione di correlazione

Componenti la struttura

Per la simulazione di ${\displaystyle S/N}$  :

• due generatori di rumore al livello di: ${\displaystyle ;X\quad mVeff.}$  in banda (fondo rosso)

• un generatore di segnale al livello di: ${\displaystyle 0.175\cdot X\quad mVeff.(S/N=-15dB)}$  in banda (fondo vede)

• tre filtri di banda e due sommatori a guadagno unitario ( fondo grigio )

Per la valutazione di ${\displaystyle Priv;Pfa}$  (fondo giallo)

• generatore d'impulsi: allo start genera una sequenza di ${\displaystyle 20000}$  impulsi in ${\displaystyle 60Sec.}$ 

• soglia analogica, con uscita digitale, per la regolazione del numero di falsi allarmi ( Pfa ) accettati

• circuito AND moltiplicazione logica tra gli impulsi del generatore e il livello logico dovuto alla soglia.

• contatore d'impulsi per il conteggio degli eventi

Procedura di misura

-Si accendono i due generatori di rumore; all'uscita dei sommatori, nella banda impostata, si presentano due tensioni di ${\displaystyle X\quad mVeff.}$ .

-si regola la soglia analogica in modo che, con la presenza della varianza in uscita dal correlatore, la sua logica abiliti la AND per il passaggio di 2000 impulsi del generatore per il tempo di 60 Sec. Il contatore somma gli impulsi e indica un superamento della soglia di 2000 impulsi su 10000: (condizione per ${\displaystyle Pfa=10\%}$ )

-Si accende il generatore di segnale; all'uscita dei sommatori, nella banda impostata, si presentano due tensioni di ${\displaystyle X\cdot 0.175\quad mVeff.}$ .

-si lascia inalterata la soglia analogica in modo che, con la presenza del segnale in uscita dal correlatore, la sua logica abiliti la AND per il passaggio di 5000 impulsi del generatore su 10000 per il tempo di 60 Sec. (condizione per <mathh> Priv. = 50% </math>)

Le misure devono essere ripetute decine di volte per ricavarne le medie; i risultati possono essere secondo la tabella: