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海上搜寻包含概率模型设计与仿真

海上搜寻包含概率模型设计与仿真

作者：张隽大连海事大学

学位级别：硕士

根据国际海上人命救助联盟(International Maritime Rescue Federation,IMRF)数据统计,每年全球发生海上险情逾万次,致使船舶碰撞、覆没近千艘,引发人员失踪、死亡的数目更是高达数十万。在海上事故发生后,搜寻救助行动快速有效的开展,... 详细信息

根据国际海上人命救助联盟(International Maritime Rescue Federation,IMRF)数据统计,每年全球发生海上险情逾万次,致使船舶碰撞、覆没近千艘,引发人员失踪、死亡的数目更是高达数十万。在海上事故发生后,搜寻救助行动快速有效的开展,能够最大限度地减少生命财产损失,保护海洋生态环境。海上搜寻作为对遇险目标进行救助的先决条件,是整个搜救过程最费时、也是最体现科学性的部分,搜寻区域选择的合理性直接决定了此次搜救行动能否成功。在搜寻行动计划中初步工作就是根据已有的事故与海洋环境信息,快速地确定目标漂移后的搜索区域,制定合理高效的搜寻计划。在遇险目标具有完备的通讯条件下,搜救任务协调员因为能够随时与其保持联络,所以对搜寻区域的确定显得比较容易。但是某些情况下,由于险情的影响,遇险目标往往无法向搜救人员报告其所处的具体位置,这时候就需要协调员收集相关事故及环境信息对其进行定位分析。本文基于此,以海表面平躺姿态穿救生衣的落水人员为模拟目标,对其遇险后漂流轨迹进行追踪,构建了搜寻包含概率模型,以期对后续搜寻计划的制定提供理论依据。主要内容包括以下几个方面:(1)对目前国内外关于搜寻救助理论、搜救决策支持系统等文献进行了综述。从包含概率和发现概率两个方向上归纳了影响海上搜寻成功率的若干因素,包括,风压、风生流、浸没比、扫海宽度等,并结合分析,确立了相应的解析式。(2)在对遇险目标漂移矢量进行分析时,基于AP98模型,将风致漂移分解到顺风、左侧风、右侧风3个方向。针对落水人员风致漂移矢量建模,假定风漂速度与10m高度风速有关,在每个风向中选用3个特定参数与其搭建线性回归方程,再通过最小二乘法根据实验数据拟合出符合AP98模型的参数具体值,最后推导出在考虑风致漂移、流致漂移影响下的海上遇险目标漂移轨迹积分算法,模拟其在海上遇险后的漂移轨迹。(3)在对海上搜寻包含概率模型设计时,采用蒙特卡洛法的思路:首先假定大量独立符合目标漂移特性的随机粒子,并将其初始化于目标起始位置。再利用计算机模拟险情发生时的海况及环境信息,根据搭建的遇险目标漂移模型,赋予每个随机粒子相应漂移速度。进行一定时间的漂移轨迹积分后,将粒子的分布区域作为待搜寻区域,选择栅格法将该区域划分为一定量大小相等的搜寻子区域。最终通过计算子区域内粒子的数目来构建搜寻目标的包含概率矩阵,并设定不同场景对其运用MATLAB进行模拟,结果表明所提出的模型有良好的适用性。

关键词：海上搜寻包含概率 AP98漂移模型蒙特卡洛法

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海上搜寻最佳区域研究

海上搜寻最佳区域研究

作者：王博研大连海事大学

学位级别：硕士

我国的大陆海岸线由北至南,绵延18000公里,同时拥有着广达470万平方公里的内边海总水域。然而由于配备的搜寻设施的数量有限,在如此广阔的海域设施覆盖率每一百平方海里还不足0.43%。如何在海难事故发生后快速准确的确定搜寻区域,合理... 详细信息

我国的大陆海岸线由北至南,绵延18000公里,同时拥有着广达470万平方公里的内边海总水域。然而由于配备的搜寻设施的数量有限,在如此广阔的海域设施覆盖率每一百平方海里还不足0.43%。如何在海难事故发生后快速准确的确定搜寻区域,合理分配搜寻力量一直是国内不断研究的课题。海难发生后,指导搜寻行动计划制定最直观的标准是最终搜寻成功率。在传统的研究中,往往只是单一的考虑漂移运动、发现概率、包含概率等对于搜寻行动的影响,忽略了搜寻行动的整体性。事实上,一切有关于最终搜寻成功率的研究都需要对所有因素进行全方面的考虑。本文的研究角度从最终搜寻成功率出发,整体考虑其中各种因素,以海上搜寻基础理论知识为理论基础,归纳并分析了之前对于漂移模型的研究成果,发现了影响物体漂移的主要因素,同时选定了本文使用的确定初始搜寻区域的漂移模型。通过研究库普曼经典搜寻理论中包含概率、发现概率的相关内容,对经典公式进行了修正改造,同时结合搜救手册与概率论的知识,提出了一套新的计算初始搜寻区域中不同位置的搜寻成功率的数学方法。在计算机软件MATLAB的辅助下,实现了具体数值的计算,更直观的展示出了数字的分布情况。本文的研究成果能为将来进一步精确海上最佳搜寻区域提供参考,让搜救行动的决策更为科学,对我国未来的搜救工作起到促进作用。

关键词：海上搜寻搜寻区域发现概率概率密度

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海上搜寻中目标发现概率的研究

海上搜寻中目标发现概率的研究

作者：周涛大连海事大学

学位级别：硕士

国际间贸易的不断发展,为海上航运提供了大发展的契机,但是船舶数量的不断增多也提高了海上事故发生的可能性。作为保护海上人民财产最后一道防线,海上搜救一直发挥着巨大的作用。如何提高发现目标的可能性和救助目标的成功性也一直是... 详细信息

国际间贸易的不断发展,为海上航运提供了大发展的契机,但是船舶数量的不断增多也提高了海上事故发生的可能性。作为保护海上人民财产最后一道防线,海上搜救一直发挥着巨大的作用。如何提高发现目标的可能性和救助目标的成功性也一直是各国专家不断研究的课题。搜救行动是一个复杂的系统工程,主要由搜寻和救助两个部分组成,要把目标成功救至安全区域,搜寻和救助都必不可少。而搜寻可以说是整个搜救行动的基石,可以说只要发现了目标,搜寻就成功一半;发现不了目标,后面一切救助都是空谈。在搜寻过程中,通常需要分两步进行：首先需要确定搜救区域,搜救区域的大小、位置等因素需要根据当时海上风流、目标特性确定。确定搜寻区域并保证目标能处在此区域内的概率称之为包含概率(POS)。其次就是在这个搜寻区域里面寻找目标。在搜寻区域中发现目标的概率我们称之为发现概率(POC)。发现概率是搜寻人员在制定搜寻计划时所有考虑的一个重要因素,它既体现了搜寻设施发现目标的能力和搜寻的努力程度,又能反映出搜寻区域的大小特性。本文主要通过介绍发现概率的相关概念和理论,在提出发现概率初始公式的基础上对其进行修正,针对原始公式只针对静止目标的缺点,引入了搜寻目标运动因素的影响,并对影响修正后发现概率大小的因素进行了分析。最后引用“吉松5”轮的搜救案例画出了发现概率与搜寻时间的曲线图,并制作了发现概率计算器。本文的研究结论在一定程度上可以为进一步完善搜寻计划,帮助海上搜寻提供适当的参考价值,对我国的海上搜寻研究有一定的意义。

关键词：发现概率海上搜寻扫海宽度漂移

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海上搜寻包含概率研究

海上搜寻包含概率研究

作者：李浩大连海事大学

学位级别：硕士

随着我国经济的迅猛发展,海上交通,水产,资源丌发,旅游观光等发生在海上的经济活动也更加频繁。由于海洋环境的复杂和多变性,使海难事故的发生具有突发性和灾难性的特点,严重威胁海上人命财产的安全。海上搜救,作为保障海上人命财产安... 详细信息

随着我国经济的迅猛发展,海上交通,水产,资源丌发,旅游观光等发生在海上的经济活动也更加频繁。由于海洋环境的复杂和多变性,使海难事故的发生具有突发性和灾难性的特点,严重威胁海上人命财产的安全。海上搜救,作为保障海上人命财产安全的最后一道防线,其重要性是不言而喻的。而海上搜寻作为海上救助的第一步工作,是整个搜寻与救救行动取得成功的前提。海上搜寻的影响因素有很多,包括风压、风生流、海流、潮流、湖流涌以及漂移物体本身的因素,但影响最大的主要是风和流。确定漂移位置主要用矢量合成法。在确定搜寻区域时要考虑到区域的搜寻半径,它影响着区域的包含概率。为了达到快速有效的搜寻,就必须采取科学合理的计算方法确定目标搜寻区域和选择搜寻方法。正确的搜寻方法不仅能使遇险人员在较短时间内被找到从而及时获救,而且能节省大量的搜寻资源。根据包含概率来确定搜寻区域和搜寻计划的方法是搜寻中的一种科学的方法。本文对目前国内外关于漂移模型、搜寻方式、搜寻技术等问题的文献进行了综述;归纳了影响海上漂移和包含概率的各种因素;以现有的有关研究成果为基础,发现了搜寻主要因素变化后,包含概率变化和最佳搜寻区域的确定进行了研究。提出了一种新的可能搜寻区域和最佳搜寻区域的确定方法。论文最后在上述研究的基础上,应用Visual Basic开发了一个搜寻救助系统。本文从搜寻区域包含概率的角度开展研究,希望能够促进提高确定海上搜寻区域的合理性,对提高我国海上搜寻救助能力提供一个参考。

关键词：海上搜寻海上救助包含概率搜寻区域

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海上搜寻规划与资源配置仿真设计

应用数学进展 2023年第12期12卷 4927-4937页

作者：张宇孟伟杨鹤笛北京京航计算通讯研究所北京

海上搜寻规划和搜寻资源的配置是一项流程复杂的工作。事故发生时,如何利用有效的搜寻资源,迅速的制定出合理的搜寻方案是一项关键的任务。本文基于成熟的理论基础和数学模型,通过制定新的仿真业务流程、考虑真实海洋气象因素、结合实... 详细信息

海上搜寻规划和搜寻资源的配置是一项流程复杂的工作。事故发生时,如何利用有效的搜寻资源,迅速的制定出合理的搜寻方案是一项关键的任务。本文基于成熟的理论基础和数学模型,通过制定新的仿真业务流程、考虑真实海洋气象因素、结合实际情况进行搜寻设备约束限制,实现一套海上搜寻任务规划与资源配置仿真系统,可以对不同搜救设备独立或同时参与搜救任务给出不同的规划路径,智能选择最优方案,并对搜寻结果进行分析评估。该系统能够使搜寻资源配置最优化,使搜寻行动的成功概率最大化,也为未来海上搜寻任务完整方案的制定提供智能化基础。

关键词：海上搜寻资源配置分析评估仿真

海上搜寻理论方法与搜救决策支持系统现状及发展

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海岸工程 2021年第4期40卷 291-302页

作者：杨克巍梁笑天郭玙杨清清姜江国防科技大学系统工程学院管理科学与工程系湖南长沙410073

海洋安全是海洋强国战略的重要组成部分,随着海洋工程的发展,海难事故频发,为了提高我国的海上搜救(Maritime Search And Rescue,MSAR)成功率,借助决策支持方法和系统展开搜救行动十分必要。在对海上搜寻理论方法与搜救决策支持系统的... 详细信息

海洋安全是海洋强国战略的重要组成部分,随着海洋工程的发展,海难事故频发,为了提高我国的海上搜救(Maritime Search And Rescue,MSAR)成功率,借助决策支持方法和系统展开搜救行动十分必要。在对海上搜寻理论方法与搜救决策支持系统的现状进行综述的基础上,对其未来的发展趋势进行了总结与展望。首先通过分析给出了不同海上搜救问题的分类,然后对国内外经典海上搜寻理论、搜寻规划方法以及搜救决策支持系统的发展现状进行了总结阐述,最后讨论了新时代下海上搜救决策支持研究的发展方向,以期为我国海上搜救体系建设提供建议,为海洋工程的发展进步提供安全保障。

关键词：海上搜寻搜寻规划方法搜救决策支持系统

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《1979年国际海上搜寻救助公约》的诞生

中国船检 2017年第10期 98-101页

作者：沈肇圻

为开展国际合作搜寻营救海上遇险人员,“海协”于1979年4月9日～27日在汉堡召开国际海上搜寻救助会议,讨论并制定了《1979年国际海上搜寻救助公约》公约强调发扬人道主义,规定缔约国在本国的法律、规章制度许可的情况下,应批准其他缔约... 详细信息

为开展国际合作搜寻营救海上遇险人员,“海协”于1979年4月9日～27日在汉堡召开国际海上搜寻救助会议,讨论并制定了《1979年国际海上搜寻救助公约》公约强调发扬人道主义,规定缔约国在本国的法律、规章制度许可的情况下,应批准其他缔约国的救助单位为了搜寻发生海难的地点和营救遇险人员立即进入或越过其领海或领土.

关键词：海上搜寻国际合作救助公约遇险人员搜寻救助人道主义规章制度营救

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英国海上搜寻与救助及其带来的思考

航海技术 2007年第6期 74-76页

作者：杨晓东上海海事局通航管理处

英国搜寻和救助工作可以归纳为“两个层次三个方面”。“两个层次”是指在组织机构上分为英国搜寻和救助战略委员会、协调组织；“三个方面”是指在工作内容上分为海上搜寻和救助、陆上和海上航空器搜寻和救助、陆上搜寻和救助。组织机... 详细信息

英国搜寻和救助工作可以归纳为“两个层次三个方面”。“两个层次”是指在组织机构上分为英国搜寻和救助战略委员会、协调组织；“三个方面”是指在工作内容上分为海上搜寻和救助、陆上和海上航空器搜寻和救助、陆上搜寻和救助。组织机构的分工上，英国搜寻和救助战略委员会负责制定搜寻和救助方面的政策、战略、义务和标准工作，提供相应资源和操作手册，为搜救行动提供有效合作，制定英国搜救组织体系框架，确定参与搜救力量标准；协调组织负责具体实施搜寻和救助工作。而在工作内容上，本文仅限于介绍海上搜寻和救助这一方面。

关键词：海上搜寻英国救助工作组织机构协调组织标准工作操作手册委员会

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舰机协同海上搜寻关键问题研究

指挥控制与仿真 2016年第1期38卷 34-37页

作者：王书晓李伟郑亚波黄谦海军大连舰艇学院辽宁大连116018

直升机应用于海上搜救可以大大提高搜救速度和成功率。针对水面舰船和直升机的使用特点,分析了在海上搜救中实施舰机协同的必要性,研究了直升机在水面舰船协同下实施海上搜寻的搜寻方式,建立了直升机与舰船协同机动的数学模型,对实际的... 详细信息

直升机应用于海上搜救可以大大提高搜救速度和成功率。针对水面舰船和直升机的使用特点,分析了在海上搜救中实施舰机协同的必要性,研究了直升机在水面舰船协同下实施海上搜寻的搜寻方式,建立了直升机与舰船协同机动的数学模型,对实际的海上搜寻工作具有较高的实用价值。

关键词：舰机协同海上搜寻搜寻方式机动模型