Оценка максимального диапазона, SNR, потерь при передаче и уровня источника гидроакустической системы
Приложение Sonar Equation Calculator решает основные гидроакустические уравнения для моностатических гидроакустических систем. Уравнение гидролокатора относится к потере передачи (или целевому диапазону), уровню источника, направленности, уровню шума, целевой силе и SNR сигнала. Вы можете решить для одной из этих величин в терминах других. С помощью этого приложения можно:
Вычислите принятое значение SNR из потерь при передаче (или эквивалентно, целевого диапазона), уровня источника и уровня шума.
Решение для потери передачи от уровня источника гидролокатора, указанного принятого SNR, и направленности массива.
Решение для целевого диапазона от уровня источника гидролокатора, заданного принятого SNR, и направленности массива.
Расчет требуемого уровня источника из целевого диапазона, уровня источника и полученного SNR.
MATLAB ® Toolstrip: На вкладке «Приложения» в разделе «Обработка сигналов и связь» щелкните значок приложения.
командная строка MATLAB: Ввод sonarEquationCalculator.
Вычислить максимальный диапазон обнаружения активного моностатического гидролокатора, предназначенного для достижения ОСШ не менее 10 дБ. Рабочая частота - 5 кГц, уровень источника - 180 дБ. Предположим, что уровень шума равен 73 дБ, направленность приемника равна 20 дБ, а целевая мощность равна 10 дБ.
Задать для расчета значение Target Range.
Установить режим в значение Active.
Установить уровень шума в 73 dB//1μPa.
Установить индекс направленности приемника в значение 20 дБ.
Задать целевое значение прочности 10 дБ.
Установить частоту в 5 кГц.
Задать глубину канала как 100 м.
Установить исходный уровень в 180 dB//1μPa.
Установите требуемый SNR в 10 дБ.
Максимальная дальность цели - 14,61 км.
Используйте несколько импульсов для уменьшения уровня источника при сохранении одного и того же максимального целевого диапазона.
Начните с значений, заданных в примере «Максимальный диапазон обнаружения активного сонара» (Maximum Detection Range of Active Sonar).
Щелкните по стрелкам справа от метки SNR для доступа к параметрам обнаружения SNR.
Установить вероятность обнаружения в 0.95.
Установить вероятность ложного аварийного сигнала в 1e-6.
Установить количество импульсов в 10.
Снижение уровня источника до 175.
Задайте для номера обращения Swerling значение 0 предполагая нефлюктуирующую цель.
Максимальная дальность обнаружения - 14,81 км, примерно такая же, как в предыдущем примере, но уровень источника снижен на 5 дБ.
Вычислите уровень источника для активного моностатического гидролокатора с принятым SNR 15 дБ. Дальность цели - 5 км, сила цели - 25 дБ. Предположим, что частота гидролокатора 5-kHz.
Задать для расчета значение Source Level.
Установить режим в значение Active.
Установить уровень шума в 75.
Установить индекс направленности приемника в значение 20 дБ.
Задать целевое значение прочности 25.
Щелкните по стрелкам справа от метки «Transmission Loss» (Потери при передаче) для доступа к опциям «Calculation of Transmission Loss» (Расчет потерь при передаче).
Задайте для параметра «Диапазон» значение 10.0 км.
Задайте для параметра «Частота» значение 5 кГц.
Задайте для параметра «Глубина» значение 200 м.
Установите SNR в значение 15 дБ.
Требуемый уровень источника составляет 171,6 dB//1 мкПа.
Вычислите полученное ОСШ для пассивного гидролокатора с уровнем источника 140 дБ//1 мкПа для источника на расстоянии 10,0 км. Предположим, что частота гидролокатора 3-kHz.
Задать для расчета значение SNR.
Установить режим в значение Passive.
Установить уровень шума в 75.
Установить индекс направленности приемника в значение 20 дБ.
Щелкните по стрелкам справа от метки «Transmission Loss» (Потери при передаче) для доступа к опциям «Calculation of Transmission Loss» (Расчет потерь при передаче).
Задать диапазон для 10.0 км.
Установить частоту в 3 кГц.
Задать для параметра «Глубина» значение 200 м.
Установить исходный уровень в 140 dB//1 мкПа.
Принятый SNR равен 23,16 дБ.
Вычислите потери передачи для активного гидролокатора, которые приводят к SNR 15 дБ. Уровень источника составляет 215 dB//1 мкПа. Предположим, что уровень шума равен 75 dB//1 мкПа, направленность приемника равна 20 дБ, а целевая мощность равна 10 дБ.
Задать для расчета значение Transmission Loss.
Установить режим в значение Active.
Установить уровень шума в 75 дБ.
Установить индекс направленности приемника в значение 20 дБ.
Задать целевое значение прочности 25 дБ.
Установить исходный уровень в 215 дБ.
Установите требуемый SNR в 15 дБ.
Потери при передаче составляют 85 дБ.
Calculation - Выбор типа расчетаTarget Range (по умолчанию) | Transmission Loss | Source Level | SNRВыберите тип расчета:
Target Range - решает для максимального целевого диапазона исходя из уровня источника гидролокатора и требуемого принимаемого SNR.
Transmission Loss - вычисляет требуемую мощность передачи из известного целевого диапазона и требуемого принятого SNR.
Source Level - вычисляет уровень источника из диапазона или потерь передачи и принимает SNR.
SNR - вычисляет принятое значение SNR на основе известного диапазона и мощности передачи.
Mode - Тип гидролокатораActive (по умолчанию) | PassiveУкажите, работает ли гидролокатор в активном или пассивном режиме. Активный режим означает, что сигнал передается от источника, отражается от цели и возвращается к приемнику, который совмещен с источником. Активный режим требует указания целевой силы отражателя. Пассивный режим означает, что сигнал передается от источника к приемнику по прямому пути.
Noise Level - Уровень шума70 (по умолчанию) | скалярУровень шума в гидроакустическом приемнике, определяемый как скаляр. Единицы dB//1μP.
Directivity Index - Индекс направленности принимающего массива или элемента20 (по умолчанию) | скалярИндекс направленности принимаемого массива или элемента, заданный как скаляр. Единицы измерения дБ.
Target Strength - Целевая сила отражателя25 (по умолчанию) | скалярЦелевая сила отражателя, заданная как скаляр. Единицы dB//1m2.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Mode значение Active.
Frequency - Частота звука2 (по умолчанию) | положительный скалярЧастота звука, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения по умолчанию - в кГц. Также можно выбрать Hz, kHz, или MHz.
Depth - Глубина водного канала10000 (по умолчанию) | положительный скалярГлубина водного канала. Единицами измерения по умолчанию являются метры. Можно выбрать единицы измерения в m, km, mi, или nmi.
Source Level - Уровень источника гидроакустического передатчика220 (по умолчанию) | скалярИсходный уровень гидроакустического передатчика, заданный как скаляр. Единицы измерения составляют dB//1 мкП.
SNR - Отношение выходного сигнала к шуму в приемнике10 (по умолчанию)Укажите значение SNR или рассчитайте значение SNR с помощью опций «Спецификации обнаружения для SNR». Можно вычислить SNR, необходимый для достижения определенной вероятности обнаружения и вероятности ложной тревоги, используя уравнение Шнидмана. Для вычисления значения SNR:
Щелкните по стрелкам справа от метки SNR для доступа к параметрам обнаружения SNR.
Введите значения вероятности обнаружения, вероятности ложного аварийного сигнала, количества импульсов и числа случаев сверлинга.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Target Range, Transmission Loss, или Source Level.
Probability of Detection - Вероятность обнаружения, используемая для оценки SNR0.81029 (по умолчанию)Укажите вероятность обнаружения, используемую для оценки SNR с помощью уравнения Шнидмана.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Target Range, Transmission Loss, или Source Levelи выберите параметры Detection Specifications for SNR для параметра SNR.
Probability of False Alarm - вероятность ложных аварийных сигналов, используемых для оценки SNR;0.001 (по умолчанию)Укажите вероятность ложного аварийного сигнала, используемого для оценки SNR с помощью уравнения Шнидмана.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Target Range, Transmission Loss, или Source Levelи обратитесь к спецификациям обнаружения для параметров SNR для параметра SNR.
Number of Pulses - количество импульсов, используемых для оценки SNR;1 (по умолчанию)Укажите количество импульсов. В уравнении Шнидмана можно задать несколько импульсов для некогерентного интегрирования.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Target Range, Transmission Loss, или Source Levelи выберите параметры Detection Specifications for SNR для параметра SNR.
Swerling Case Number - Число случаев Swerling с использованием оценки SNR0 (по умолчанию) | 1 | 2 | 3 | 4Укажите номер случая Сверлинга, используемый для оценки SNR с помощью уравнения Шнидмана. Числа сверлинга характеризуют проблему обнаружения флуктуирующих импульсов в терминах:
модель декорреляции для принятых импульсов.
распределение рассеивателей, влияющих на функцию плотности вероятности (pdf) сечения РЛС цели (RCS).
Случаи Swerling включают в себя две модели декорреляции (скан-сканирование или импульс-импульс) и две pdfs поперечного сечения радара (основанные на наличии или отсутствии доминирующего рассеивателя):
0 - Неповоротные импульсы.
1 - Декорреляция скан-скан: несколько случайным образом распределенных рассеивателей без доминирующего рассеивателя, описанного рэлеевским/экспоненциальным PDF.
2 - Декорреляция «импульс-импульс»: несколько случайным образом распределенных рассеивателей без доминирующего рассеивателя, описанного рэлеевским/экспоненциальным PDF.
3 - Декорреляция скан-скан: Несколько рассеивателей с одним доминирующим рассеивателем, описываемым хи-квадратным PDF с 4 степенями свободы.
4 - Декорреляция между импульсами: Несколько рассеивателей с одним доминирующим рассеивателем, описываемым хи-квадратным PDF с 4 степенями свободы.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Target Range, Transmission Loss, или Source Levelи выберите параметры Detection Specifications for SNR для параметра SNR.
Transmission Loss - Потеря передачи в канале78.0614 (по умолчанию) | скалярПотеря передачи в канале, заданная как скаляр. Единицы измерения дБ. Для пассивного моделирования гидролокатора укажите одностороннюю потерю передачи. Для активного моделирования гидролокатора укажите двухстороннюю потерю передачи. Можно указать значение потерь при передаче или рассчитать потери при передаче с помощью опций Расчет потерь при передаче.
Для расчета потерь при передаче:
Щелкните по стрелкам справа от метки Transmission Loss для вызова меню Calculation of Transmission Loss.
Введите значения параметров «Целевой диапазон», «Частота» и «Глубина».
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Source Level или SNR.
Target Range - Целевой диапазон10000 (по умолчанию) | положительный скалярЦелевой диапазон, заданный как положительный скаляр. Когда установлен режим Passive, целевой диапазон от источника до приемника. Когда установлен режим Activeдальность цели от источника до отражающей цели. Единицы измерения по умолчанию - в метрах. Также можно выбрать km, mi, или nmi.
Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Calculation значение Source Level или SNR и щелкните стрелку рядом с пунктом «Calculation of Transmission Loss» (Расчет потерь при передаче)
Frequency - Частота сигнала2 (по умолчанию) | положительный скалярЧастота сигнала, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения по умолчанию - в кГц. Также можно выбрать Hz, kHz, и MHz.
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расчет значение Source Level или SNR и щелкните стрелку рядом с пунктом «Calculation of Transmission Loss» (Расчет потерь при передаче).
Depth - Глубина канала10000 (по умолчанию) | положительный скалярГлубина канала, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения по умолчанию - в метрах. Также можно выбрать km, mi, и nmi.
Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Calculation значение Source Level или SNR и щелкните стрелку рядом с пунктом «Calculation of Transmission Loss» (Расчет потерь при передаче)