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海上搜寻包含概率模型设计与仿真
| 论文题名： | 海上搜寻包含概率模型设计与仿真 |
| 关键词： | 海上搜寻;包含概率;AP98漂移模型;蒙特卡洛法;MATLAB模拟 |
| 摘要： | 根据国际海上人命救助联盟(InternationalMaritimeRescueFederation，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。 |
| 作者： | 张隽 |
| 专业： | 海上交通工程 |
| 导师： | 朱玉柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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