Esame della portata di scoperta del sonar passivo

La determinazione della portata di scoperta^[1] del sonar passivo è indispensabile, nelle fasi di progettazione dei sonar, al fine di indirizzare al meglio le operazioni di scelta delle componenti bagnate dell'apparato.

lezione Esame della portata di scoperta del sonar passivo
	Tipo: lezione
	Materia: Principi, sistemi e metodologie per la localizzazione subacquea passiva
	Avanzamento: lezione completa al 100%

L'esame in oggetto, fondamentale per comprendere come le variazioni di portata del sonar siano funzioni delle innumerevoli variabili che concorrono al calcolo ^[2], un tempo era svolto con il Sonar Performance Calculator Submarine Signal Division, Portsmouth - Raytehon (in bibliografia); oggi, grazie al computer e al Visual Basic^[3], si possono ottenere risultati più precisi ed interessanti grafici esplicativi del fenomeno con l'impiego di un calcoltore implementato in un P.C.

L'esame della portata con il calcolatore consente l'acquisizione delle variabili necessarie per l'ottimizzazione del sistema di scoperta.

Il pannello di controllo del calcolatore implementato sul P.C.

Il pannello virtuale di controllo del sistema di valutazione è costituito da:

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

1-Frequenza inferiore della banda di ricezione in $(Hz)$
2-Frequenza superiore della banda di ricezione in $(Hz)$
3-Livello della pressione della sorgente $(SL)\ in\ \ dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}/1\ m$ .
4-Livello della pressione dovuta al rumore del mare $(NL)\ in\ dB/\mu Pa$ $/{\sqrt {Hz}}$
5-Guadagno di direttività della base $(DI\ in\ dB)$
7-Costante di tempo d'integrazione $(RC\ in\ s)$
8-Parametro probabilistico $(d)$ ; numero puro.

da un insieme di oggetti quali:

un combo per l'impostazione del tipo di propagazione (sferica/sferico-cilindrica)
un pulsante Command1 per l'avvio del calcolo
un label per la risposta numerica del dato di portata
il form con un reticolo cartesiano per la presentazione delle curve delegate alla soluzione grafica del processo d'esame della portata come mostrato in figura 1:

figura 1 Pannello di comando del sistema

Impostazione del software sorgente per l'implementazione del calcolatore su P.C.

In ambiente di sviluppo Visual Basic inserimento degli oggetti nel Form come indicato in figura 2.^[4].

Azione di copia e incolla^[5] del programma:

Listato

Private Sub Command1_Click()
calcolo
End Sub

Private Sub Form_Paint()
For xi = 0 To 6440 Step 322
For yi = 0 To 4480 Step 28
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next yi
Next xi
For yi = 0 To 4480 Step 224
For xi = 0 To 6440 Step 42
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next xi
Next yi
Line (500, 500)-(500, 500 + 4480)
Line (500, 4480 + 500)-(6440 + 500 + 160, 500 + 4480)
End Sub

Private Sub text1_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text2_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text3_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text4_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text5_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text6_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text7_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _ 
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub text8_KeyPress(KeyAscii As Integer)
If InStr("-+.0123456789" + Chr(&H8), Chr(KeyAscii)) = 0 _
Then KeyAscii = 0
End Sub

Private Sub calcolo()
Cls
For xi = 0 To 6440 Step 322
For yi = 0 To 4480 Step 28
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next yi
Next xi
For yi = 0 To 4480 Step 224
For xi = 0 To 6440 Step 42
PSet (500 + xi, 500 + yi)
Next xi
Next yi
Line (500, 500)-(500, 500 + 4480)
Line (500, 4480 + 500)-(6440 + 500 + 160, 500 + 4480)
If Combo1.Text = "Sferica" Then hhh = 20
If Combo1.Text = "Sfer.cil." Then hhh = 10
If hhh = 0 Then hhh = 20
F1 = Val(Text1.Text)
F2 = Val(Text2.Text)
d = Val(Text8.Text)
rc = Val(Text7.Text)
SL = Val(Text3.Text)
NL = Val(Text4.Text)
DI = Val(Text5.Text)
If F1 = 0 Then GoTo fine
If F2 = 0 Then GoTo fine
If rc = 0 Then GoTo fine
k = Sqr(F2 * F1)  'frequenza centrale in Hz
k1 = (F2 - F1)    'banda in Hz
k2 = k / 1000 'frequenza centrale in Khz
a = (0.1 * (k2 ^ 2)) / (1 + (k2 ^ 2)) + (40 * (k2 ^ 2)) _
/ (4100 + (k2 ^ 2)) + (2.75 * (k2) ^ 2) / 10000
DT = 5 * Log(d * k1 / (2 * rc)) / Log(10) 'SOGLIA DI RIVELAZIONE 
Bw = 10 * Log(k1) / Log(10) 'incremento rumore dovuto alla banda
TL = SL + DI - NL - DT + Bw   'MAX ATTENUAZIONE CONSENTITA
For R = 0.1 To 100 Step 0.1
TLP = (60 + hhh * Log(R) / Log(10) + a * R) 'equazione attenuazione
If TLP > 200 Then TLP = 200
PSet (500 + 64.4 * R, 500 + 2 * 2240 - 22.4 * TLP), vbBlue
PSet (500 + 64.4 * R, 500 + 2 * 2240 - 22.4 * TL), vbRed
Next
For R = 0.1 To 500 Step 0.1
TLP = (60 + hhh * Log(R) / Log(10) + a * R) 'equazione attenuazione 
If Int(TLP) = Int(TL) Then distanza = R  'rivelazione distanza R
If Int(TLP) = Int(TL) Then perdita = TLP 'rivelazione TLp per dist.R
Next
Label12.Caption = Int(distanza)
fine:
Circle (500 + 64.4 * distanza, 500 + 2 * 2240 - 22.4 * perdita), _ 
100, vbRed
End Sub

Lista per il combo

Sferica

Sfer.cil.

Esempio di valutazione

Valutazione della portata di scoperta del sonar passivo per le variabili:

frequenza inf. $f=8000\ Hz$

frequenza sup. $f=15000\ Hz$

Livello della sorgente: $+112\ dB/\mu Pa/{\sqrt {Hz}}/1\ m$

Rumore del mare: $+48\ dB/\mu Pa$ / ${\sqrt {Hz}}$ ^[6]

Guadagno di direttività $DI=24.5\ dB$

Costante di tempo d'integrazione $RC=1\ s$

Parametro probabilistico $d=2$

selezione nel combo del modello di propagazione $Sferica$

azione sul pulsante Command1.

figura 2 Schermata di calcolo e grafica

Il valore numerico della portata stimata risultante dal calcolo è: $R=17\ km$ ; il valore si deduce anche dall'intersezione delle due curve nel grafico di figura 2 ^[7].

Osservazioni

Come visto il calcolatore consente la determinazione, quasi istantanea, della portata di scoperta del sonar secondo le variabili messe a calcolo, modificando, secondo il piano di analisi, una o più variabili è possibile sviluppare un'indagine accurata per l'ottimizzazione delle prestazioni del sonar.

Note

↑ L'esame è condotto su due linee diverse di valutazione; la linea grafica, utilizzata fino al 1960 e la linea di calcolo iterativo resa possibile dall'impiego del computer.
↑ Il calcolo presuppone che il sistema ricevente della componente passiva del sonar sia in correlazione.
↑ Qualsiasi altro programma di calcolo può essere impiegato adattando ad esso il listato sorgente.
↑ Il listato del programma, data la sua semplicità, non è commentato
↑ Prestare attenzione alle righe di programma che in base alla pagina possono essere scritte in parte a capo
↑ Con riferimento allo stato del mare $SS=4$ valutato alla frequenza media geometrica degli estremi della banda
↑ In questo caso la misura della distanza ha una precisione inferiore al calcolo iterativo

Bibliografia

F. Balena, Visual Basic-il linguaggio-, Mondadori Informatica, 2008

G.Frantz, Programmare con Visual Basic, Apogeo 1996

M.Padovani, Visual Basic flash, Apogeo, 1997

D. Inmann B. Albrecht Programmare in Quik Basic,McGraw-Hill, Marzo 1991

C. Del Turco, La matematica con il personal computer- Metodi matematici e grafici in QBasic, Editrice MODERNA La Spezia, 1998

Raytehon, Sonar Performance Calculator Submarine Signal Division, Portsmouth

G. Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio grafico Restani, 1970

[1] L'esame è condotto su due linee diverse di valutazione; la linea grafica, utilizzata fino al 1960 e la linea di calcolo iterativo resa possibile dall'impiego del computer.

[2] Il calcolo presuppone che il sistema ricevente della componente passiva del sonar sia in correlazione.

[3] Qualsiasi altro programma di calcolo può essere impiegato adattando ad esso il listato sorgente.

[4] Il listato del programma, data la sua semplicità, non è commentato

[5] Prestare attenzione alle righe di programma che in base alla pagina possono essere scritte in parte a capo

[6] Con riferimento allo stato del mare $SS=4$ valutato alla frequenza media geometrica degli estremi della banda

[7] In questo caso la misura della distanza ha una precisione inferiore al calcolo iterativo

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