Probabilità di contatto e tempo di osservazione nel sonar

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lezione
Probabilità di contatto e tempo di osservazione nel sonar
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Principi, sistemi e metodologie per la localizzazione subacquea passiva
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.

La probabilità di contatto e di osservazione nel sonar sono legate alle variabili probabilistiche e e dal tempo d’osservazione che l’operatore pone nella conduzione del processo di rivelazione.

Il processo si sviluppa nei ricevitori in correlazione del sonar nelle fasi di contatto con un bersaglio.

Dipendenza della coppia e dal rapporto [modifica]

Nel calcolo della portata di scoperta di un sonar passivo giocano un ruolo primario le due variabili probabilistiche ( probabilità di scoperta ) e (probabilità di falso allarme ) che, su predisposizione dell’operatore, sono stabilite mediante la regolazione della soglia di rivelazione.

e sono funzioni, tramite il parametro , di tre variabili:

  • Rapporto tra il segale e il disturbo all'ingresso del ricevitore dipendente dall'intensità del rumore emesso dal bersaglio e dal rumore nell'ambiente marino.
  • Banda di ricezione del sonar passivo ()
  • Tempo di osservazione (costante d’integrazione () del ricevitore in correlazione predisposto dall'operatore al sonar ).

secondo l’espressione[1]:

dove ad ogni valore del corrispondono innumerevoli coppie di e deducibili dalle curve ROC[2].

Curva di variabilità del parametro funzione di [modifica]

La variazione del parametro , funzione del rapporto , per e è mostrata nella figura 1 in coordinate lineari logaritmiche:

figura 1 d = f( Si/Ni)

Le ascisse in scala lineare si estendono per un campo di variabilità di tra a .

Le ordinate in scala logaritmica a tre decadi si estendono da a .

Dalla figura si osserva che variando tra e circa il valore della funzione varia da un minimo di ad un massimo di ; ad ogni possibile valore del sono associabili, secondo le curve ROC, innumerevoli coppie di e

Se nelle curve ROC assumiamo per esempio , e con esso la coppia e , dalla figura possiamo stabilire il punto, indicato con un asterisco rosso, di coordinate e a significare che con un rapporto , con e , è possibile, una volta regolato il livello di soglia, avere il di scoperta con un di falso allarme.

Se a seguito di una variazione del rapporto , ed una conseguente variazione del parametro , la coppia e , sopra indicata cambia, tale cambiamento può essere annullato agendo sul tempo di osservazione (valore della costante del tempo d'integrazione del ricevitore in correlazione)

La funzione parametrizzata su [modifica]

Per mettere in evidenza il legame tra ed è utile tracciare una famiglia di curve relative alla funzione con parametro variabile secondo i valori:

RC (Sec.) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 2 3 4 5 6

così come mostra la figura 2:

figura 2 curve parametriche

Come evidenziato dalla riga orizzontale rossa in figura si vede che per ben funzioni , tracciate per i citati parametri , il valore può essere mantenuto al variare di , purché si assegni l'adatto valore della costante d'integrazione ; il mantenimento del valore del assicura l'esistenza della coppia e come voluto.

Due esempi a commento della figura:

  • Con un rapporto ( discreto rapporto segnale disturbo ) e con si hanno, per , le seguenti probabilità di scoperta e di falso allarme: . In queste condizioni, dato il basso valore di , la risposta del ricevitore è rapida e si possono inseguire bersagli che scadono velocemente[3].
  • Con un rapporto ( cattivo rapporto segnale disturbo ) per ottenere le probabilità di scoperta e falso allarme del caso precedente il valore di deve essere aumentato da a riducendo notevolmente la velocità di risposta del ricevitore che in questo caso non consente l'inseguimento di bersagli veloci.

Note[modifica]

  1. L'algoritmo è valido soltanto per rapporti Si/Ni inferiori a
  2. Per le curve ROC un ragionevole approccio semplificativo è sviluppato nel capitolo 12° del testo di Urick Principles of underwater sound
  3. Un siluro od un mezzo d'assalto.

Bibliografia[modifica]

  • Robert J. Urick, Principles of underwater sound, Mc Graw – hill, 3ª ed. 1968
  • Carl W. Helstrom, Statistical Theory of Signal Detection, Pergamon Press, N.Y, 1960
  • Cesare Del Turco, La correlazione, collana scientifica ed. Moderna La Spezia, 1993