Calcolo delle portate di scoperta dell'intercettatore

Titolo : Calcolo delle portate di scoperta dell'intercettatore

Il calcolo delle portate di scoperta dell'intercettatore è simile a quello relativo al sonar attivo al quale rimandiamo per le nozioni generali .

Le dimensioni delle variabili sono però diverse rispetto a quello, dato che l'intercettatore è chiamato a lavorare in un campo di frequenze e livelli molto diversi.

In questa lezione illustriamo il metodo di calcolo utilizzato per un sistema d'intercettazione di siluri filoguidati a ricerca sonar attiva.

Sulle variabili utilizzate nel calcolo della portata di scoperta del vettore

Le variabili relative alla pressione acustica sono espresse in $\mu bar$ : dove $1\ \mu bar$ corrisponde a $100\ dB/\mu Pa$.

Le distanze $R$ sono espresse in kyard: $1\ kyd=0.914\ km$.

I valori della probabilità di falso allarme sono estremamente piccoli data la funzione di sorveglianza che l'intercettatore deve svolgere con un basso margine d'incertezza.

Il campo delle frequenze di ricezione è di diverse decine di $kHz$ dato che le teste acustiche dei vettori, avendo piccole dimensioni, devono operare a frequenze elevate.

L'equazione per il cacolo della portata di scoperta

L'equazione per il calcolo della portata è così espressa dalla 1):

1) $TL=LI+DI-DT-NL$

Il calcolo di $TL$ è volto a stabilire la massima attenuazione sostenibile dell'impulso emesso dal vettore con le variabili indicate nell'equazione data.

• Maggiore sarà il valore di $LI$ (pressione acustica dell'impulso emesso dal vettore) più elevata sarà la portata di scoperta.
• Maggiore sarà il valore del $DI$ (guadagno della base ricevente) più elevata sarà la portata di scoperta
• Maggiore sarà il valore di $NL$ (livello del rumore del mare) minore sarà la portata di scoperta
• Maggiore sarà il valore del $DT$ ( soglia di rivelazione) minore sarà la portata di scoperta

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

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

2) $TL=60\ dB+20\cdot \log _{10}{R}+\alpha \ R$

Il $TL$ in questo caso esprime la variazione (per divergenza e assorbimento) della pressione dell'impulso acustico emesso dal vettore al variare della distanza $R$ e del valore del coefficiente d'attenuazione $\alpha$ .

Nella 2) è ipotizzata la propagazione sferica ; il primo addendo, indicato in $60\ dB$ , tiene conto del fatto che la variabile $R$ è espressa in $kyd$ invece che in $yd.$

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 $R$ e della frequenza tramite $\alpha$ .

Esempio del calcolo di portata; elenco dei valori delle variabili assunte

Il calcolo della portata dell'intercettatore può essere risolto, come negli anni 70, per via grafico-numerica secondo l'assunzione delle seguenti variabili:

$F$ frequenza dell'impulso trasmesso dal vettore: $F=60000\ Hz$

$SL$ Livello indice d’emissione, s’ipotizza che il trasmettitore del vettore sia in grado di emettere una pressione impulsiva pari a $LI=110\ dB/\mu bar$

$NL$ rumore del mare, s'ipotizza il mare a forza $6$; dai tabulati in letteratura, per $F=60\ kHz$, si ha:

$NL=-58\ dB/\mu bar/Hz$

$DI$ si assume un guadagno di direttività della base ricevente di:

$DI=7\ dB$

$t$ durata dell'impulso emesso dal vettore: $t=0.001\ s.$

$d$ parametro probabilistico per avere una probabilità di scoperta del $98\%$ con una probabilità di falso allarme di $0.001\ s./3600\ s.$ (un falso allarme da $1\ ms$ ogni ora) dalle curve ROC si ha $d=64$ .

Propagazione: s'ipotizza di operare con propagazione sferica

$BW$ si stabilisce la larghezza di banda del ricevitore: $BW=1500\ Hz$

$DT$ il valore del $DT$ calcolato con la formula classica è: $DT=41\ dB$.

Con i dati impostati si applica l'equazione 1) ottenendo:

3) $TL=LI+DI-DT-NL=110\ dB+7\ dB-41\ dB+58\ dB=134\ dB$

Dopo il calcolo del $TL$ secondo la 3) si computa ora la sua variazione del in funzione della distanza $R$ e del coefficiente di assorbimento $\alpha$ secondo la 2) ottenendo la 4):

4) $TL=60\ dB+20\cdot \log _{10}{R}+\alpha \ R=60\ dB+20\cdot \log _{10}{R}+19.2\ R$

dove il valore di $\alpha$, calcolato con la formula nota, per $F=60\ kHz\$ è $\ 19.2\ dB/kyd$

A questo punto è tracciata, su carta millimetrata, la curva di $TL$ secondo la 4) e la retta $TL$ secondo la 3) in un sistema di assi cartesiani dove, posto $R$ in ascisse e $TL$ in ordinate, si ottiene il grafico riportato in figura 1:

figura 1

Dal punto d'intersezione tra le due curve si ricava il valore $R=3.2\ kyd$ relativo alla portata di scoperta dell'intercettatore preso in esame.

Nel grafico compaiono altre due curve, l'una per il $TL$ alla frequenza di $25\ kHz,$ l'altra per il $TL$ per sola divergenza; i due tracciati sono di paragone con la curva utilizzata.