Progetto e simulazioni Sonar FALCON

Motivazioni del progetto Le radici di questo progetto risalgono agli anni 90 quando, a causa di una avaria su di un sonar, si ripropose il problema della ridondanza dei sistemi per la navigazione subacquea. Allora fu proposto un sonar ausiliario di emergenza che, dato lo stato dell’arte, sarebbe però risultato ingombrante e molto costoso in aperto contrasto con le esigenze logistiche contingenti. Si trattava pertanto di escogitare un software che, sfruttando il rapido sviluppo dell’informatica, rendesse utilizzabili i Personal Computer commerciali per il trattamento dei segnali sonar; sotto tale spinta è scaturita nel tempo l’idea FALCON (Fasci Acustici per Localizzazione a Coerenza d’ Onda Naturale). Idea che, grazie alla semplicità degli algoritmi progettati, non necessita di processori potenti e consente di realizzare apparati sonar ausiliari a fasci preformati con il solo impiego di un P.C. portatile e 4 carte elettroniche alloggiate in un piccolo contenitore dotato di alimentatore e batterie.  

INTRODUZIONE Il sonar FALCON ( Fasci Acustici per Localizzazione a Coerenza d’Onda Naturale) è stato studiato per la realizzazione di una classe di apparati ausiliari che, grazie alla loro estrema semplicità, abbiano ingombri ridotti ed elevata affidabilità. Il FALCON è concepito per l’abbinamento con una base ricevente circolare ad “n” elementi con la quale formare m“ fasci di scoperta video, costituiti con “nf” elementi ciascuno, tali da coprire tutto l’orizzonte subacqueo.

IL TRATTAMENTO DEI SEGNALI IDROFONICI La metodologia di trattamento dei segnali idrofonici è, in linea di principio, estremamente semplice: si amplificano, si filtrano nella banda prescelta (f1-f2) e si limitano a due stati gli “n” segnali idrofonici che, dopo limitazione, indichiamo con (L1…Ln). L’insieme degli stati logici istantanei del gruppo (L1…Ln) può essere visto come un numero binario costituito da una stringa contenente, ad esempio, gli “n” valori ( 0 - 1 - 1 - 0 -…- 1 - 1 - 0 ) .

ELABORAZIONE CON IL COMPUTER La stringa ad “n” bit è inserita in un computer al ritmo superiore a due volte la frequenza massima della banda; questa stringa, avente il corrispondente valore numerico Y, contiene tutte le informazioni necessarie all’elaborazione. Il software dispone di “m” matrici di conversione che secondo la filosofia FALCON, computano gli “m” fasci preformati.

LA REALIZZAZIONE DELL’APPARATO FALCON La fotografia mostra una schermata operativa realizzata con il FALCON collegato al simulatore DBSEI ( sorgente sonora per 95°):

Il confronto tra il processo FALCON ed altri metodi di formazione fasci

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Panoramica del software disponibile per il calcolo, la verifica e la simulazione delle variabili di progetto che caratterizzano il processo FALCON (Coloro che fossero interessati alle tecniche che andremo a mostrare ne possono fare richiesta libera)

Software per simulazione segnali idrofonici clippati

Software per il calcolo direttività

Software per il calcolo direttività

Software per il calcolo direttività

Software per il calcolo degli errori d’interpolazione

Software per la simulazione del rapporto S/N all’ uscita del processo

Software per il calcolo della varianza all‘uscita del falcon -beta basso

Software per il calcolo della varianza all‘uscita del falcon -beta alto

Software per la simulazione dell’integrazione numerica di processo :S/N = 20 dB

Software per la simulazione dell’integrazione numerica di processo :S/N = -6 dB; beta 512

Software per la simulazione dell’integrazione numerica di processo :S/N = -6 dB; beta 1024

Software per la simulazione del processo di interpolazione numerica

Software per la simulazione del processo di interpolazione numerica

Software per la simulazione del processo di interpolazione numerica

Software per il calcolo della portata di scoperta del falcon

Software per il calcolo del livello d’uscita dal processore falcon

Software per il calcolo del livello d’uscita dal processore falcon

Software per il calcolo di tutte le variabili di processo che intervengono nell’elaborazione falcon

Software per il calcolo di tutte le variabili di processo che intervengono nell’elaborazione falcon

Software per gli algoritmi di simulazione

Software per il calcolo del rapporto guadagno/perdita in funzione di s/n

Software per il calcolo del rapporto guadagno/perdita in funzione di s/n

Software per il calcolo delle geometrie su basi non circolari

Software per il calcolo direttività per applicazioni su basi non circolari

Software per lo sviluppo delle matrici di calcolo a 8 bit

Software per lo sviluppo delle matrici di calcolo a 16 bit

Dettagli algoritmi di elaborazione