![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d3/USS_Gudgeon_%3B0856710.jpg/200px-USS_Gudgeon_%3B0856710.jpg)
La misura della distanza con il sonar è una caratteristica dei sistemi di localizzazione subacquea di determinare, tramite la ricezione delle onde acustiche emesse da un semovente navale, la distanza del semovente stesso.
Diversi metodi sono stati sviluppati per la misura della distanza con il sonar; due di questi utilizzano:
La curvatura delle onde acustiche in mare [1]
La riflessione delle onde acustiche sul fondo.
Misura secondo curvatura fronte d'onda
[modifica | modifica wikitesto]Geometria di misura
[modifica | modifica wikitesto]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4d/Mduno.jpg/100px-Mduno.jpg)
In via teorica il calcolo della distanza si sviluppa studiando la geometria nel piano orizzontale dedotta dal contesto operativo.
Analisi della geometria
[modifica | modifica wikitesto]Per l'utilizzo della geometria sul campo il sottomarino era dotato di particolari basi acustiche riceventi torreggianti sullo scafo [N 1]
Per lo studio [2] della geometria di misura si traccia un dettaglio ingrandito, deformato nelle proporzioni, della situazione operativa; il grafico di una sola onda generata dal bersaglio che colpisce il sottomarino:
Il fronte d'onda colpisce inizialmente l'elemento centrale della base, di seguito, dopo aver percorso la lunghezza della freccia , colpisce i due elementi estremi.
Dalla geometria si ricava:
dato che la lunghezza della freccia è irrilevante rispetto alla distanza si scrive:
quindi
La misura della distanza viene computata valutando il ritardo temporale, , necessario al fronte d'onda per percorre in mare la freccia :
Essendo
si ha la distanza in funzione del tempo di ritardo :
Esame numerico dell'algoritmo
[modifica | modifica wikitesto]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/MPDfreccia.jpg/200px-MPDfreccia.jpg)
L'esame dell'algoritmo sviluppato in precedenza si rende necessario per valutare l'entità del ritardo il cui valore, se troppo piccolo, crea problemi nella sua misura e incide sulla precisione di calcolo.
Dalla funzione:
si esplicita il tempo tf:
tre curve parametriche in si possono tracciate per funzione di variabile da a .
I parametri sono:
; ;
I grafici mostrano che minore è la distanza minore è l'entità del ritardo che il misuratore della distanza deve elaborare.
Errori nella valutazione del tempo
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Due possono essere le cause d'errore [3] più rilevanti nella misura di :
- - Un rapporto sfavorevole tra il segnale e il disturbo , dove quest'ultimo dipende, prevalentemente, dallo stato del mare [N 3]
- - La deformazione del fronte d'onda dovuta a riflessioni dal fondo e dalla superficie.
Misura per riflessione dal fondo
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Il metodo [N 4] utilizza la riflessione dal fondo dei raggi acustici generati dai semoventi navali; la geometria del campo operativo deve essere tracciata nel piano verticale:
Se i due mezzi sono alla stessa quota, ovvero per , e i due raggi acustici che incidono sul fondo sono uguali, l'algoritmo per il calcolo della distanza è:
dove:
quota del sottomarino
angolo di depressione [4] [N 5].
Se i due mezzi si trovano a quote diverse; uno alla quota e l'altro alla quota il calcolo di si esegue con la formula:
Il calcolo della distanza sarà tanto più attendibile quanto potrà esserlo la valutazione della differenza di quota
Base acustica
[modifica | modifica wikitesto]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/36/Mpdsemisfera.jpg/100px-Mpdsemisfera.jpg)
La misura della distanza per riflessione sul fondo utilizza una caratteristica base acustica [N 6] semisferica non visibile all'esterno del battello perché sistemata sotto il falso scafo.
Questa base consente la misura dell'angolo nel piano verticale.
Gli errori nella misura della distanza per riflessione
[modifica | modifica wikitesto]Le cause d'errore più rilevanti nella misura della distanza, oltre alla differenza di quota dei due battelli, sono:
Un rapporto sfavorevole tra il segnale e il disturbo , dove quest'ultimo dipende, prevalentemente, dallo stato del mare
L'alterazione dell'inclinazione dei raggi acustici a seguito fenomeni legati alla propagazione del suono in mare
Note
[modifica | modifica wikitesto]- Annotazioni
- ^ Questa metodologia di misura con basi acustiche sopra scafo è stata impiegata nel periodo della II guerra mondiale.
- ^ velocità del suono in mare.
- ^ Con la dizione stato del mare ci si riferisce al rumore nel mezzo a causa dell'ampiezza delle onde
- ^ Metodi più innovativi sono stati studiati nel tempo ma restano coperti dal segreto militare.
- ^ La precisione nella misura di è elemento essenziale nella determinazione corretta della distanza del bersaglio
- ^ Nei sonar moderni sono impiegati più sistemi di scoperta con annesse basi acustiche, i dati elaborati vengono poi fusi per ricavare variabili più attendibili.
- Fonti
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) Robert J. Urick, Principles of underwater sound, 3ª ed., Mc Graw – Hill, 1968.
- G. Pazienza, Fondamenti della localizzazione marina, La Spezia, Studio grafico Restani, 1970.
- C. Del Turco, La correlazione, Tip. Moderna La Spezia 1992.
- G. Clifford Carter, Coherence and Time Delay Estimation, Proceedings of the IEEE vol.75 no 2, 1987.
- Billur Barshan – All Safak Sekmen, Radium of curvature estimation and localization of targets using multiple sonar sensor, J. Acoust. Soc. Am. Vol. 105. no 4, 1999.