Система оптимального планирования поисково-спасательных работ

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 операций SAR в Соединенных Штатах и странах Карибского бассейна и вокруг них. SAROPS состоит из трех основных компонентов: графического интерфейса пользователя (GUI), сервера экологических данных (EDS) и симулятора (SIM). При использовании коммерческого совместного картографического инструментария (C/JMTK) государственной лицензии на Географическую информационную систему (ГИС) SAROPS можно использовать как в прибрежной, так и в океанической среде. В симулятор встроена возможность доступа к глобальным и региональным наборам данных о ветре и течении, что делает SAROPS наиболее полным и мощным инструментом, доступным для специалистов по морскому планированию поисково-спасательных операций. ^[1]

Инструменты планирования исторического поиска

До появления SAROPS диспетчеры SAR в Береговой охране США использовали компьютерное планирование поиска (CASP) и совместные автоматизированные рабочие листы (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 дрейфов в прибрежных условиях. Данные об окружающей среде состояли из информации о ветре и текущем состоянии с низким разрешением (шкала широты и долготы в 1 градус), которая применялась каждые 12 часов. Для большинства районов 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 обеспечить своевременный доступ к данным модели ветра и текущей модели с высоким разрешением, что было существенным недостатком, поскольку одним из основных компонентов, определяющих точность решения о дрейфе, является наличие точной и точной информации о ветре и течении для данной области. интереса. ^[3]

Мотивация разработки SAROPS

Береговая охрана США использует системный подход к поисково-спасательным операциям. В любом случае существует пять этапов SAR: осведомленность, первоначальные действия, планирование, операции и выводы. Узнав о случае из звонка «MAYDAY» или другой формы связи, диспетчеры SAR работают над сбором данных о случае, и чаще всего в первоначальном отчете содержится много неясностей. Затем диспетчер должен разработать зону поиска на основе этой информации, оценить доступность и возможности ресурсов, опубликовать план поиска и развернуть ресурсы. Пока активы проводят поиск, контролер снова начинает процесс со сбора дополнительной информации, разработки последующего поиска, развертывания ресурсов и оценки предыдущих поисков. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выжившие не будут найдены и спасены или пока соответствующие органы не приостановят дело SAR. ^[3] Следовательно, существует потребность в быстром и простом инструменте, который сводит к минимуму ввод данных, сводит к минимуму вероятность ошибок, может получать доступ к данным об окружающей среде с высоким разрешением и создавать планы действий по поиску, которые максимизируют вероятность успеха. Кроме того, Национальный план поиска и спасения США (2007 г.) бросает вызов поисково-спасательным сообществам в следующем отрывке:

Признавая решающую важность сокращения времени реагирования при успешных спасательных и подобных операциях, постоянное внимание будет уделяться разработке и внедрению средств, позволяющих сократить время, необходимое для:
а. Получение оповещений и информации, связанной с бедственными ситуациями;
б. Планирование и координация операций;
в. Транзиты и обыски объектов;
д. Спасения; и
е. Оказание немедленной помощи, например, медицинской помощи, в случае необходимости. ^[4]

Если этого недостаточно, то винтокрылый самолет USCG стоит 9–14 тысяч долларов в час, а эксплуатация резака USCG стоит 3–15 тысяч долларов в час. ^[5] Сокращение времени нахождения самолета в воздухе или 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 новейшие графические параметры расхождения, параметры расхождения Leeway и методы Монте-Карло для повышения вероятности успеха поиска. случаи. SAROPS соответствует и превосходит эти ожидания за счет минимизации сроков планирования и реагирования.

Компоненты SAROPS

SAROPS состоит из графического интерфейса пользователя (GUI), сервера экологических данных (EDS) и симулятора (SIM).

Графический интерфейс пользователя (GUI)

Графический интерфейс пользователя использует географическую информационную систему (ArcGIS) Института исследований экологических систем (ESRI) и был изменен, чтобы включить специальные приложения Береговой охраны США, такие как расширение SAR Tools Extension и SAROPS Extension. Приложения имеют интерфейс на основе мастеров и работают в многоуровневой среде ArcGIS. Для отображения доступны векторные и растровые диаграммы, а также планы поиска, схемы поиска, данные об окружающей среде в районе поиска и карты вероятности. Наконец, графический интерфейс предоставляет отчеты обо всех операциях поиска. ^[1]

Сервер экологических данных (EDS)

Сервер экологических данных (EDS) собирает и хранит экологическую информацию для использования в SAROPS. Локальные серверы SAROPS по всей территории США запрашивают экологическую информацию из EDS в зависимости от интересующей области. На сервере каталогизируются различные экологические продукты — от систем наблюдения 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 высокого разрешения на основе моделей оперативного прогнозирования, таких как гибридная координатная модель океана (HYCOM) и Global NRL прибрежного океана (NCOM), предоставляют информацию о ветре и течениях, изменяющуюся во времени и пространстве. Наконец, EDS способна предоставить 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 сдерживания (POC) : Вероятность того, что искомый объект будет находиться в пределах некоторой области. Можно достичь 100% POC, увеличивая и увеличивая площадь, пока не будут покрыты 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 разную вероятность обнаружения. Как правило, вероятность обнаружения снижается 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 вводит пользователь, для расчета возможных положений и времени бедствия, последующих траекторий дрейфа объекта поиска и влияния завершенных поисков на вероятности поиска объекта поиска. Симулятор фиксирует неопределенность в положении, временных факторах окружающей среды и параметрах свободы действий. После получения всей информации, имеющей отношение к делу, симулятор, используя метод Монте-Карло Маркова , моделирует дрейф до 10 000 частиц для каждого сценария. Для каждых 20 минут дрейфа симулятор учитывает изменения течения воды, отклонения ветра и отклонения от ветра. Симулятор отображает результаты в виде карты плотности вероятности, которую можно анимировать в зависимости от продолжительности дрейфа. На рисунке 1 изображен этот тип карты. ^[1] Модель ансамблевой траектории, основные 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 использует информацию карты вероятностей, а также другой набор пользовательских данных, таких как тип ресурсов, условия сцены и значения ширины охвата, для разработки областей поиска, которые максимизируют POS. Области поиска могут быть скорректированы контроллером SAR для дальнейшего максимизации POS. Имея наилучшее соответствие с учетом имеющихся ресурсов, контроллер SAR может затем передать шаблон поиска поисковым средствам. Если объект поиска не найден при первом поиске, мастер оптимального планирования учтет предыдущие неудачные поиски при рекомендации последующих поисков. ^[1]

Приложения вне поисково-спасательных служб

SAROPS может быть расширен за счет включения других приложений, помимо поиска и спасания. Эти приложения могут включать, помимо прочего, прогнозы рыбных запасов и прогнозы разливов нефти.

Использование в реальном мире

SAROPS использовался при ликвидации последствий взрыва на платформе Deepwater Horizon и помог в конечном итоге спасти 115 человек. ^[9]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Руководство пользователя для USCG SAROPS. (2006). (изд. 1.0.0): Northrop Grumman Mission Systems
^ Перейти обратно: ^а ^б Тернер К., Левандовски С., Лестер Д., Мак Э., Хоулетт М., Сполдинг Э., Комерма М. (2007). Оценка экологических информационных продуктов для системы оптимального планирования поисково-спасательных работ (SAROPS). Получено 18 ноября 2008 г. с http://www.uscg.mil/hq/cg9/rdc/default.asp?page=latest.asp&rn=off.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дополнение береговой охраны США к Национальному дополнению по поиску и спасанию США. (2006). Получено 23 января 2008 г. с http://www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm .
^ Национальный план поиска и спасения США. (2007). Получено с сайта www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm.
^ СТАНДАРТНЫЕ СТАВКИ БЕРЕЖНОЙ ОХРАНЫ, ВОЗМЕЩАЮЩИЕСЯ. (2008). КОМАНДАНСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ 7310.1Л. Получено 18 ноября 2008 г. с http://www.uscg.mil/directives/listing_ci.asp?id=7000-7999.
^ Соза и компания, Ltd. (1996). Теория поиска: упрощенное объяснение: Береговая охрана США. Номер контракта: DTCG23-95-D-HMS026. Получено 18 июля 2010 г. с http://cgauxsurfaceops.us/documents/TheTheoryofSearch.pdf.
^ Брейвик О., Аллен А. (2008). Модель оперативного поиска и спасения в Норвежском и Северном морях. Журнал морских систем, 69 (1/2), 15.
^ О'Доннелл, Л., Ульман, Д., Сполдинг, М., Хоулесс, Т., Фейк, П., Холл, П. и др. (2005). Интеграция оценок поверхностного течения с помощью радара прибрежной динамики океана (CODAR) и системы краткосрочного прогнозирования (STPS) в систему оптимального планирования поисково-спасательных работ (SAROPS). Получено 23 января 2008 г. с http://www.rdc.uscg.gov.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала 29 декабря 2010 г. Проверено 26 июля 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

Внешние ссылки

Программное обеспечение для шаблонов SAR в GPX - Руководство по навигационным алгоритмам

[SAROPSMAN-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Руководство пользователя для USCG SAROPS. (2006). (изд. 1.0.0): Northrop Grumman Mission Systems

[EDS-2] Перейти обратно: ^а ^б Тернер К., Левандовски С., Лестер Д., Мак Э., Хоулетт М., Сполдинг Э., Комерма М. (2007). Оценка экологических информационных продуктов для системы оптимального планирования поисково-спасательных работ (SAROPS). Получено 18 ноября 2008 г. с http://www.uscg.mil/hq/cg9/rdc/default.asp?page=latest.asp&rn=off.

[ADDENDUM-3] Перейти обратно: ^а ^б Дополнение береговой охраны США к Национальному дополнению по поиску и спасанию США. (2006). Получено 23 января 2008 г. с http://www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm .

[NSARPUS-4] Национальный план поиска и спасения США. (2007). Получено с сайта www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm.

[COMDTINST-5] СТАНДАРТНЫЕ СТАВКИ БЕРЕЖНОЙ ОХРАНЫ, ВОЗМЕЩАЮЩИЕСЯ. (2008). КОМАНДАНСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ 7310.1Л. Получено 18 ноября 2008 г. с http://www.uscg.mil/directives/listing_ci.asp?id=7000-7999.

[THEORY-6] Соза и компания, Ltd. (1996). Теория поиска: упрощенное объяснение: Береговая охрана США. Номер контракта: DTCG23-95-D-HMS026. Получено 18 июля 2010 г. с http://cgauxsurfaceops.us/documents/TheTheoryofSearch.pdf.

[BREIVIK-7] Брейвик О., Аллен А. (2008). Модель оперативного поиска и спасения в Норвежском и Северном морях. Журнал морских систем, 69 (1/2), 15.

[CODAR-8] О'Доннелл, Л., Ульман, Д., Сполдинг, М., Хоулесс, Т., Фейк, П., Холл, П. и др. (2005). Интеграция оценок поверхностного течения с помощью радара прибрежной динамики океана (CODAR) и системы краткосрочного прогнозирования (STPS) в систему оптимального планирования поисково-спасательных работ (SAROPS). Получено 23 января 2008 г. с http://www.rdc.uscg.gov.

[9] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала 29 декабря 2010 г. Проверено 26 июля 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]