SIMULATORE DELLE VARIABILI SONAR ATTIVO

1)Generalità

Il simulatore in oggetto, costituito dal file Sim.exe (gira con sistema operativo Windows 2000 e similari) consente di controllare, in modo diretto, la variazione della portata di scoperta attiva in dipendenza delle molteplici variabili dalle quali dipende e viceversa, qualsiasi variabile può essere calcolata, in modo iterativo, in funzione della portata e delle restanti variabili.
La variabili sono legate sia a soluzioni tecniche, sia a condizioni ambientali del sito operativo.
Alcune delle variabili sono a loro volta funzione di una o più variabili; questa condizione è illustrata nel paragrafo 2.
Sim.exe indirizza alla ricerca delle possibili combinazioni tra le variabili menzionate, più di dieci, nel tentativo di ottenere la soluzione generale più adatta alle esigenze ed ai compromessi di fattibilità; consente inoltre l'esame delle più diverse condizioni operative per la stesura di un piano generale delle prestazioni per il miglior utilizzo del sonar.
I dati elaborati da Sim.exe presuppongono le tre seguenti condizioni:
A) Il percorso dei raggi acustici è da considerarsi sempre attraverso uno strato di mare isotermo a circa 30 metri di profondità .
B) Il livello della riverberazione è da ritenersi sempre inferiore al rumore ambiente.
C) Emissione omnidirezionale.
D'aiuto all'impiego del simulatore è la lettura delle pagine P44 e P62.

2)Elenco delle variabili

Elenchiamo di seguito la serie delle variabili che consentono l'operatività del simulatore.

*Propagazione = "Sferica" o "Cilindrica" (var. dipendente dalla profondità del sito)

*Ftx = la frequenza di emissione del sonar in KHz (var. indipendente)

*BW = banda di ricezione in Hz (var. indipendente)

*LI = livello della pressione degli impulsi emessi in dB/microPascal (var. dipendente dalla Potenza elettrica)

*NL = rumore "spettrale" dell'ambiente in dB/microPascal/Hz (var. dipendente dallo stato del mare e dalla frequenza)

*DI = guadagno di direttività della base trasmittente/ricevente in dB (var. dipendente dalle dimensioni meccaniche e dalla frequenza: D = diametro in cm; H = altezza in cm; F frequenza in KHz)

*tTx = la durata dell'impulso di emissione in Sec. (var. indipendente)

*d = valore, in numero puro ( var. dipendente dalla probabilità di scoperta e di falso allarme accettata)

*TS = forza del bersaglio in dB (var. dipendente dalle dimensioni e dall'aspetto del bersaglio)

*Pe.w = potenza elettrica erogata al trasduttore (var. indipendente)

*Pac/cmq = pressione acustica emessa per unità di superficie (var. dipendente dalla potenza elettrica e dalle dimensioni della base)

3)Descrizione del pannello di calcolo del simulatore

Il pannello di calcolo, riportato in figura , è composto dalle seguenti sezioni:


 
1)reticolo cartesiano per la soluzione grafica della distanza R di scoperta
2)quadro per impostazione diretta variabili
3)curve ROC, diagramma per la determinazione della variabile d
4)casella per la lettura della distanza R determinata con metodo iterativo
5/a)caselle per la lettura della potenza acustica per unità di superficie
5/b) quadro per l'inserimento dato di potenza elettrica per la determinazione del valore di LI 6)quadro per l'inserimento dati relativi alla dimensione della base e calcolo del DI
7)quadro per inserimento della forza del mare per la determinazione di NL

Per acquisire la manualità d'uso del simulatore è utile inserire, all'inizio, nel quadro 2) i dati riportati a caratteri celesti a fianco che, se digitati correttamente con propagazione sferica, consentono la lettura di R = 17.5 Km, sia nel reticolo 1), sia nella casella 4).
Se i dati vengono digitati dopo la selezione della propagazione sferico-cilindrica si ha la nuova lettura della distanza R = 28.9 Km.
L'esempio ora svolto non ha implicato l'impiego dei quadri 5), 6) e 7) che, se utilizzati, inviano direttamente alle caselle LI, DI e NL del 2) i valori computati in sostituzione di quelli digitati direttamente.

4)Esempi per l'impiego del simulatore

Innumerevoli sono le tipologie di esercizi che possono essere risolti con Sim.exe, questi dipendono, di volta in volta, dalle esigenze dell'operatore e/o dall'interesse che nasce dall'impiego del simulatore stesso.
Al fine di fornire tracce di lavoro sono illustrati di seguito tre interessanti sviluppi che coinvolgono tutte le variabili e tutte le sezioni del pannello di Sim.exe.
Per semplificare l'impostazione degli esercizi ci serviremo di una tabella nella quale riportare tutti i dati relative alle variabili note segnando con (#) la casella che indica la variabile che risolve il problema da affrontare; vediamo l'esempio n° 1 che ha come obiettivo il calcolo della distanza R fissate tutte le altre variabili secondo un'ipotetica situazione:

ESEMPIO n° 1
Si debba determinare la portata di un sonar attivo stabiliti i seguenti valori delle variabili:
I valori delle celle indicate con asterisco non devono essere digitate nella sezione 2.

cella A = il valore della freq. di trasmissione: 10 KHz
cella B = il valore della banda di ricezione: 500 Hz
*cella C = il valore di LI non viene indicato dato che è calcolato a fianco in base alla Pe.: -
cella D = il valore della potenza elettrica: 5000 w
*cella E = il valore di NL non viene indicato dato che è calcolato a fianco in base ad SS.: -
cella F = lo stato del mare: SS = 2
*cella G = il valore del DI non viene indicato dato che è calcolato a fianco in base a D e H -
cella H = il diametro D della base: 100 cm:
cella I = l'altezza H della base: 80 cm
cella L = il valore della durata dell'impulso: 0,03 Sec.
cella M = il valore della (d) in base alle curve ROC per Priv = 50% e Pfa = 20% : 9
cella N = il valore della forza del bersaglio; TS =15 dB
*cella O = il valore del rapporto P.ac/ cmq: deve essere inferiore a 2,5 wac/cmq
*cella P = il valore della portata di scoperta: ? (rappresenta la soluzione del problema)