Система оптимального планирования поисково-спасательных операций (SAROPS) - это комплексная система планирования поисково-спасательных операций (SAR), используемая береговой охраной США при планировании и выполнении почти всех случаев SAR в США и странах Карибского бассейна и вокруг них. SAROPS состоит из трех основных компонентов: графического интерфейса пользователя (GUI), сервера экологических данных (EDS) и симулятора (SIM). Использование набора инструментов коммерческого совместного картографирования (C / JMTK) с государственным лицензированием географической информационной системы (ГИС) SAROPS может использоваться как в прибрежной, так и в океанской среде. В симулятор встроена возможность доступа к глобальным и региональным наборам данных о ветре и течениях, что делает SAROPS наиболее полным и мощным инструментом, доступным для специалистов по планированию морского SAR. [1]
Инструменты планирования исторического поиска
До SAROPS диспетчеры SAR в береговой охране США использовали компьютерное планирование поиска (CASP) и совместные автоматизированные рабочие таблицы (JAWS), в которых использовались устаревшие методы и алгоритмы планирования поиска. В частности, CASP был основан на старой вычислительной технологии, а JAWS был взят непосредственно из методов пера и карандаша для более коротких продолжительности дрейфа в прибрежной среде. Данные об окружающей среде состояли из информации о ветре и течениях с низким разрешением (сетка широты / долготы с шагом 1 градус), которая применялась каждые 12 часов. Для большинства областей CASP использовал среднемесячные значения течения, в то время как JAWS использовал одно значение ветра и течения в случае SAR. [2] Ни одна из систем не могла своевременно получать доступ к выходным данным модели ветра и течения с высоким разрешением, что было существенным недостатком, поскольку одним из основных компонентов, определяющих точность решения дрейфа, является наличие точной и точной информации о ветре и течении для в данной области интересов. [3]
Мотивация для развития SAROPS
Береговая охрана США применяет системный подход к поисково-спасательным операциям. Для любого случая существует пять этапов SAR: осведомленность, начальные действия, планирование, операции и выводы. Узнав о случае в результате звонка «MAYDAY» или другой формы связи, диспетчеры SAR работают над сбором данных о случае, и чаще всего в первоначальном отчете есть много неопределенностей. Затем контроллер должен разработать область поиска на основе информации, оценить доступность и возможности ресурсов, опубликовать план поиска и развернуть ресурсы. Пока ресурсы проводят поиск, контроллер снова начинает процесс, собирая дополнительную информацию, разрабатывая последующий поиск, развертывая ресурсы и оценивая предыдущие поиски. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выжившие не будут найдены и спасены, или пока соответствующие власти не приостановят рассмотрение дела о SAR. [3] Следовательно, существует потребность в быстром и простом инструменте, который минимизирует ввод данных, сводит к минимуму вероятность ошибки, может получать доступ к данным об окружающей среде с высоким разрешением и создавать планы действий по поиску, которые максимизируют вероятность успеха. Кроме того, Национальный поисково-спасательный план США (2007 г.) бросает вызов поисково-спасательным сообществам в следующем отрывке:
Признавая критическую важность сокращения времени отклика при успешных спасательных и аналогичных мероприятиях, мы будем постоянно уделять внимание разработке и внедрению средств сокращения времени, необходимого для:
а. Получение предупреждений и информации, связанной с аварийными ситуациями;
б. Планирование и координация операций;
c. Переходы и обыски объекта;
d. Спасает; а такжее. Оказание немедленной помощи, например, при необходимости, медицинской помощи. [4]
Если этого недостаточно, то винтокрылый самолет USCG стоит 9–14 тысяч долларов в час, а катер USCG стоит 3–15 тысяч долларов в час. [5] Сокращение времени нахождения самолета в воздухе или нахождения катера в зоне поиска может значительно снизить затраты налогоплательщиков, а также спасти жизни и имущество. Береговая охрана США заключила контракт с Northrop Grumman Corporation, Applied Science Associates (ASA) и Metron Inc. на разработку комплексной системы, включающей последние графические параметры расхождения, параметры расхождения Leeway и методы Монте-Карло для повышения вероятности успеха поиска. случаи. SAROPS оправдывает и превосходит эти ожидания, сводя к минимуму сроки планирования и реагирования.
Компоненты SAROPS
SAROPS состоит из графического интерфейса пользователя (GUI), сервера экологических данных (EDS) и симулятора (SIM).
Графический интерфейс пользователя (GUI)
Графический пользовательский интерфейс использует географическую информационную систему (ArcGIS) Института исследований экологических систем (ESRI) и был изменен для включения специальных приложений береговой охраны США, таких как расширение SAR Tools и расширение SAROPS. Приложения имеют интерфейс на основе мастера и работают в многоуровневой среде ArcGIS. Для отображения доступны векторные и растровые диаграммы, а также планы поиска, шаблоны поиска, экологические данные области поиска и карты вероятностей. Наконец, графический интерфейс предоставляет отчеты обо всех поисковых операциях. [1]
Сервер экологических данных (EDS)
Сервер экологических данных (EDS) собирает и хранит экологическую информацию для использования в SAROPS. Местные серверы SAROPS в Соединенных Штатах запрашивают экологическую информацию из EDS в зависимости от интересующей области. На сервере каталогизируются различные экологические продукты, от систем наблюдений до продуктов моделирования. Наблюдения включают температуру поверхности моря, температуру воздуха, видимость, высоту волн, глобальные / региональные приливы и течения, и это лишь некоторые из них. Выходные данные моделей с высоким разрешением из операционных моделей прогнозов, таких как гибридная координатная модель океана (HYCOM) и Global NRL Coastal Ocean (NCOM), предоставляют информацию о ветрах и течениях, изменяющихся во времени и пространстве. Наконец, EDS может предоставлять инструменты объективного анализа и агрегирования. Список доступных продуктов постоянно меняется, поскольку исследователи ВМФ, местных университетов и исследовательских центров постоянно повышают точность и надежность продуктов и делают их доступными на постоянной основе. [2]
Симулятор SAROPS (SIM)
Определения
- Вероятность содержания (POC) : вероятность того, что объект поиска будет содержаться в границах некоторой области. Можно достичь 100% POC, увеличивая площадь до тех пор, пока не будут охвачены все возможные места.
- Вероятность обнаружения (POD) : вероятность обнаружения объекта или распознавания объекта поиска. Различные летательные аппараты, условия окружающей среды и типы объектов поиска могут давать различную вероятность обнаружения. Как правило, вероятность обнаружения уменьшается с увеличением расстояния от объекта поиска.
- Вероятность успеха (POS) : вероятность того, что объект поиска будет найден. POS зависит от POC и POD. POS = POC x POD [6]
Мастер симулятора
Мастер симулятора использует несколько страниц описаний сценариев, которые вводятся пользователем, чтобы вычислить возможные положения и время бедствия, последующие траектории дрейфа объекта поиска и влияние завершенных поисков на вероятности объекта поиска. Симулятор фиксирует неопределенность в позициях, временных параметрах окружающей среды и параметрах отклонения. После получения всей информации, относящейся к данному случаю, имитатор, используя метод Монте-Карло Маркова , моделирует дрейф до 10 000 частиц для каждого сценария. Для каждых 20 минут дрейфа симулятор учитывает изменения в потоке воды, свободе ветра и дивергенции запаса хода. Симулятор отображает результаты в виде карты плотности вероятности, которую можно анимировать в течение продолжительности дрейфа. На рисунке 1 изображен этот тип карты. [1] Модель ансамблевой траектории, управляющие уравнения модели случайного блуждания и случайного полета полностью объяснены в работах Брейвика и Аллена (2008) и Сполдинга и др. (2005), который находится в O'Donnell, et al. (2005). [7] [8] Короче говоря, цель симулятора - максимизировать вероятность успеха.
Мастер оптимального планирования
Мастер оптимального планирования принимает информацию о карте вероятности, а также другой набор пользовательских входных данных, таких как тип ресурсов, условия сцены и значения ширины развертки, чтобы разработать области поиска, которые максимизируют POS. Контроллер SAR может регулировать области поиска для дальнейшего увеличения POS. Вооружившись наилучшим подходом к имеющимся ресурсам, контроллер SAR может затем передать шаблон поиска поисковым ресурсам. Если объект поиска не найден при первом поиске, мастер оптимального планирования учтет предыдущие неудачные поиски, рекомендуя последующие поиски. [1]
Приложения вне поисково-спасательных служб
SAROPS может быть расширен за счет включения других приложений помимо поиска и спасания. Эти приложения могут включать, но не ограничиваются, прогнозы рыбных запасов и прогнозы разливов нефти.
Использование в реальном мире
SAROPS использовался в ответ на взрыв Deepwater Horizon и помог в конечном итоге восстановить 115 человек. [9]
Рекомендации
- ^ a b c d Руководство пользователя для USCG SAROPS. (2006). (1.0.0 ред.): Northrop Grumman Mission Systems
- ^ a b Тернер, С., Левандовски, С., Лестер, Д., Мак, Э., Хоулетт, М., Сполдинг, Э., Комерма, М. (2007). Оценка продуктов экологической информации для системы оптимального планирования поисково-спасательных операций (SAROPS). Получено 18 ноября 2008 г. с веб- сайта http://www.uscg.mil/hq/cg9/rdc/default.asp?page=latest.asp&rn=off.
- ^ a b Дополнение береговой охраны США к Национальному приложению SAR США. (2006). Получено 23 января 2008 г. с сайта http://www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm .
- ^ Национальный план поиска и спасания Соединенных Штатов. (2007). Получено с www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm.
- ^ СТАНДАРТНЫЕ СТАВКИ С ВОЗМЕЩАЕМЫМИ СТАНДАРТАМИ. (2008). КОМАНДНАЯ ИНСТРУКЦИЯ 7310.1L. Получено 18 ноября 2008 г. с сайта http://www.uscg.mil/directives/listing_ci.asp?id=7000-7999.
- ↑ Soza & Company, Ltd. (1996). Теория поиска: упрощенное объяснение: Береговая охрана США. Номер контракта: DTCG23-95-D-HMS026. Получено 18 июля 2010 г. с веб- сайта http://cgauxsurfaceops.us/documents/TheTheoryofSearch.pdf.
- Перейти ↑ Breivik, O., Allen, A. (2008). Оперативная поисково-спасательная модель для Норвежского и Северного морей. Журнал морских систем, 69 (1/2), 15.
- ↑ O'Donnell, L., Ullman, D., Spaulding, M., Howless, T., Fake, P., Hall, P. et al. (2005). Интеграция оценок поверхностных течений прибрежного радара океана (CODAR) и системы краткосрочного прогнозирования (STPS) в поисково-спасательную систему оптимального планирования (SAROPS). Получено 23 января 2008 г. с http://www.rdc.uscg.gov.
- ^ http://www.deepwaterinvestigation.com/go/doc/3043/621903/