Visualizza wikitesto di Sonar attivo: calcolo della portata di scoperta


Il calcolo della portata di scoperta del sonar attivo <ref> La valutazione è condotta su due linee diverse; la linea grafica, utilizzata fino al 1960, e la linea di calcolo iterativo resa possibile dall'impiego del computer.</ref> è indispensabile nelle fasi di progettazione dei sonar, al fine di indirizzare al meglio le operazioni di scelta delle [[Base idrofonica|componenti bagnate]] e della potenza di trasmissione dell'apparato.

Il calcolo della portata di scoperta<ref>La portata di scoperta è una previsione a carattere probabilistica, non è la reale distanza fisica tra il sonar ed il bersaglio</ref> di un sonar attivo è fondamentale per comprendere come le variazioni di questa siano funzioni delle innumerevoli variabili che compaiono nel classico sistema trascendente da risolvere in <math> R </math>:

<math>\begin{cases} TL = 120 + 40 \cdot \log_{10}{ R } + 2 \cdot \alpha \cdot R\\

TL = LI + TS - NL - DT + DI
\end{cases}</math>

Un tempo la valutazione  era svolta con il ''Sonar Performance Calculator'' Submarine Signal Division, Portsmouth della Raytehon,  (in bibliografia) oggi, grazie al computer e al Visual Basic, si possono ottenere risultati più precisi e veloci, sia con processi di calcolo iterativo, sia con grafici esplicativi del fenomeno.


==Il pannello di controllo del sistema di valutazione==
[[File: Portataattivo1dtc.jpg|thumb|right|300px|figura 1 Pannello di comando del sistema]]


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

*Lista di otto Textbox, evidenziati con  numeri distintivi a sinistra e sigle di funzione a dastra per la routine di programma,  per l'inserzione delle variabili caratteristiche:

 1-Frequenza di trasmissione <math>Ftx(Hz)</math>
 2-Banda di ricezione <math>BWx(Hz)</math>
 3-Livello della pressione generata <math>SL (dB)</math> in <math> dB/\mu  Pa /1\ m </math>
 4-Livello della pressione dovuta al rumore del mare <math>NL (dB)</math>  <math>dB/\mu Pa/ \sqrt{Hz}</math>
 5-Guadagno di direttività della base <math> DI (dB) </math>
 7-Durata dell’impulso <math> tx (s c) </math> 
 8-Parametro probabilistico  <math>( d )</math>
 6-Forza del bersaglio <math> TS (dB) </math>

La variabile <math> DT</math> che figura nella seconda equazione del sistema non viene inserita manualmente  nel pannello di controllo, è il software che la computa con le variabili <math>BW </math>, <math>RC</math>, <math>d</math>.

*un combo per l'impostazione del [[Propagazione del suono in mare|tipo di propagazione]] (sferica ; sferico-cilindrica)
*un pulsante Command1 per l'avvio del calcolo
*un label per la risposta numerica del dato di portata
*un reticolo cartesiano per la presentazione delle curve delegate alla soluzione grafica del processo d'esame della portata come mostrato in figura 1:

==Impostazione del software==
In ambiente di sviluppo Visual Basic <ref>La routine può essere adattata a diversi sistemi di calcolo</ref> inserimento degli oggetti nel Form come indicato in figura 1 .<ref>Il listato del programma, data la sua semplicità,  non è commentato</ref>. 

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:

'''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, yi)
 Next yi
 Next xi
 For yi = 0 To 4480 Step 224
 For xi = 0 To 6440 Step 42
 PSet (500 + xi, yi)
 Next xi
 Next yi
 Line (500, 0)-(500, 4480)
 Line (500, 4480)-(6440 + 500 + 160, 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, yi)
 Next yi
 Next xi
 For yi = 0 To 4480 Step 224
 For xi = 0 To 6440 Step 42
 PSet (500 + xi, yi)
 Next xi
 Next yi
 Line (500, 0)-(500, 4480)
 Line (500, 4480)-(6440 + 500 + 160, 4480)
 If Combo1.Text = "Sferica" Then hhh = 20
 If Combo1.Text = "Sfer.cil." Then hhh = 10
 If hhh = 0 Then hhh = 20
 k = Val(Text1.Text) 'Ftx
 k1 = Val(Text2.Text) 'Banda rx
 d = Val(Text8.Text)
 tc = Val(Text7.Text) 'durata impulso
 SL = Val(Text3.Text) 'livello di Tx
 NL = Val(Text4.Text)
 DI = Val(Text5.Text)
 TS = Val(Text6.Text)
 If k = 0 Then GoTo fine
 If k1 = 0 Then GoTo fine
 If tc = 0 Then GoTo fine
 k2 = k / 1000 'frequenza Tx 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 / (tc)) / Log(10)  'SOGLIA DI RIVELAZIONE 
 Bw = 10 * Log(k1) / Log(10) 'incremento rumore dovuto alla banda
 TL = (SL + TS - NL + DI - DT)  'MAX ATTENUAZIONE CONSENTITA
 For R = 0.1 To 50 Step 0.1
 TLP = 120 + 2 * hhh * Log(R) / Log(10) + 2 * a * R 'equazione 
 'attenuazione f(R)
 PSet (500 + 2 * 64.4 * R, 2 * 2240 - 11.2 * TLP), vbBlue
 PSet (500 + 2 * 64.4 * R, 2 * 2240 - 11.2 * TL), vbRed
 Next
 For R = 0.1 To 50 Step 0.001
 TLP = 2 * (60 + hhh * Log(R) / Log(10) + a * R)
 If Int(TLP) = Int(TL) Then distanza = R  'rivelazione distanza R
 If Int(TLP) = Int(TL) Then perdita = TLP / 2 'rivelazione TLp per 
 'distanza R
 Next
 Label12.Caption = Format(distanza, "###.0")
 fine:
 Circle (500 + 2 * 64.4 * distanza, 2 * 2240 - 22.4 * perdita) _
 , 100, vbRed
 End Sub

'''Lista per il combo'''

Sferica

Sfer.cil.

== Esempio di valutazione ==
[[ File:attivodtc2.jpg|thumb|left|300px|figura 2  Schermata di calcolo e grafica]]

Calcolo della portata di scoperta di un sonar attivo per le variabili: 

Frequenza  di emissione <math>f = 9000 \ Hz </math> 

Banda di ricezione. <math>  600 \  Hz </math>

Livello di emissione  <math> SL =231 \ dB  / </math> <math>\mu Pa \ / m</math>

Livello del rumore del mare <math>NL = 45 \ dB / </math><math>\mu Pa/ \sqrt{Hz}</math>)

Guadagno della base Rx/Tx <math> G = 24.5 \ dB </math>

Durata impulso d’emissione  <math> 0.06 \ s</math>

Parametro probabilistico <math> d = 10 \quad (Priv \ = 50\%; Pfa \ = 0.1\%) </math>

Forza del bersaglio <math> TS = 15 \  dB</math>

*selezione nel combo del modello di propagazione  <math> Sferica</math>

*azione sul pulsante Command1.

Il valore numerico della portata stimata, risultante dal processo di calcolo iterativo,  è: <math> R = 17.5 \  km </math>.

Tale valore si deduce anche per via grafica dall'intersezione delle due curve nel grafico di figura 2 <ref>In questo caso la misura della distanza ha una precisione inferiore al calcolo iterativo</ref>.

==Note==
<references/>

== 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

[[Categoria:sonar]]