基于風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)漂移模型的海上搜尋區(qū)域確定

， ,

(1．中國科學(xué)院 沈陽自動(dòng)化研究所， 沈陽 110016； 2．中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049；3．中國科學(xué)院 光電信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 沈陽 110016)

基于風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)漂移模型的海上搜尋區(qū)域確定

鄭宏喆1,2,3，趙懷慈1,3,王立勇1,3

(1．中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所，沈陽110016； 2．中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3．中國科學(xué)院光電信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽110016)

為提高海上搜救的成功率，最大限度地減少生命和財(cái)產(chǎn)損失，需獲得精確的漂移模型，并快速確定包含搜救目標(biāo)的最小搜尋區(qū)域。對(duì)此，分析海洋環(huán)境、目標(biāo)漂移特性等因素的不確定性對(duì)漂移運(yùn)動(dòng)的影響，提出一種新的風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法,并運(yùn)用該方法建立搜救目標(biāo)漂移模型。通過仿真試驗(yàn)，基于所建立的漂移模型，分別用解析法和Monte Carlo法對(duì)失事船舶搜尋區(qū)域進(jìn)行估計(jì)。結(jié)果表明：風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法可提高漂移模型的精度；基于所建立的漂移模型，使用Monte Carlo法估計(jì)的搜尋區(qū)域能最大程度地包含搜救目標(biāo)且面積小。

海上搜救；漂移模型；風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率；搜尋區(qū)域

Abstract: In order to improve Probability Of Success (POS) of Search And Rescue (SAR) operations and reduce the losses of life and property to the maximum extent, an accurate drift model is needed to determine minimum search area of objects being adrift quickly. A new method to compute leeway-jibing rate, which is used to develop the drift model of objects, is proposed for analyzing the impact of the marine environment uncertainties, and drift characteristics of the object etc. on the drift motion. With the drift model established，the search area of a wrecked vessel is estimated employing analytical method and Monte Carlo method by simulation. The results of the study show that the calculation method of leeway-jibing rate improves the accuracy of the drift model, and the search area estimated via Monte Carlo method is much smaller and contains the target object as far as possible.

Keywords: maritime search and rescue; drift model; leeway-jibing rate; search area

隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的發(fā)展和海洋開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、捕撈及海上石油勘探等活動(dòng)日益頻繁，發(fā)生水上險(xiǎn)情和事故的頻率與日俱增。發(fā)生海難時(shí)，為最大限度地減少生命和財(cái)產(chǎn)損失，需準(zhǔn)確、快速地估計(jì)搜尋區(qū)域，進(jìn)而提高海上搜救的成功率。準(zhǔn)確地劃定搜尋區(qū)域包含以下2個(gè)要求[1]：

(1)搜尋區(qū)域以最大概率包含搜救目標(biāo)；

(2)搜尋區(qū)域盡可能細(xì)致，盡可能小，使搜尋力量在最短的時(shí)間內(nèi)搜尋可能性最高的區(qū)域。

為使搜尋區(qū)域滿足以上2個(gè)要求，需建立精確、簡單實(shí)用的漂移模型。影響漂移模型的主要因素是風(fēng)和流。流場(chǎng)數(shù)據(jù)既可通過實(shí)時(shí)實(shí)地觀測(cè)獲得，也可通過建立海洋水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型計(jì)算獲得，可直接用于計(jì)算漂移軌跡。風(fēng)對(duì)漂移運(yùn)動(dòng)的影響稱為風(fēng)壓差，與漂浮物的種類有關(guān)，測(cè)量相對(duì)困難。因此，對(duì)漂移模型的研究主要集中在風(fēng)壓差上。早期采用間接法測(cè)量風(fēng)壓差，測(cè)量結(jié)果不精確。隨著測(cè)量技術(shù)不斷進(jìn)步，測(cè)量裝置變得小而靈活，從20世紀(jì)80年代開始，幾乎所有有關(guān)搜救物體的試驗(yàn)都采用直接測(cè)量技術(shù)。[2]BREIVIK 等[3]通過觀察和記錄63種物體的漂移運(yùn)動(dòng)，得到風(fēng)壓差和風(fēng)速的關(guān)系?；诖?，挪威氣象局(Norwegian Meteorological Institute，NMI)開發(fā)針對(duì)船舶和海上油污的漂移模型，該模型廣泛應(yīng)用于海上搜救中心及海上交通服務(wù)等部門。ISOBE等[4]通過水槽試驗(yàn)研究物體的漂移運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出風(fēng)壓差計(jì)算式。ALLEN[5]通過統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)風(fēng)壓差與海面10 m風(fēng)速有著穩(wěn)定的線性關(guān)系，并將風(fēng)壓差分解為順風(fēng)向分量和橫風(fēng)向分量。

事實(shí)上，海上漂浮物的運(yùn)動(dòng)存在很大的偶然性。NI等[6]提出預(yù)測(cè)船漂移的理論模型，根據(jù)船漂移特性和外部力場(chǎng)的不確定性區(qū)間分析估計(jì)搜尋區(qū)域。WANG等[7]考慮漂浮物的形狀特征，并設(shè)計(jì)權(quán)值向量描述形狀特征與隨機(jī)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，提高平均漂移速度的估計(jì)精度。VANDENBULCKE等[8]使用超集合技術(shù)對(duì)直接或間接與漂移相關(guān)的同一物理過程的不同模型進(jìn)行線性和非線性組合，通過運(yùn)用數(shù)據(jù)同化、最小二乘等方法優(yōu)化模型權(quán)值，最終得到最優(yōu)的線性組合模型。BREIVIK等[9]采用Monte Carlo法在估計(jì)的事故位置附近產(chǎn)生符合某種概率分布的粒子群，對(duì)每個(gè)粒子進(jìn)行漂移計(jì)算，停止時(shí)刻粒子群的凸包就是搜尋區(qū)域；該方法考慮了風(fēng)速、流速、風(fēng)壓差和漂浮物初始位置的不確定性。

以上對(duì)漂移模型的研究中風(fēng)壓差一直在風(fēng)向的左側(cè)或右側(cè)，而實(shí)際中搜救目標(biāo)的風(fēng)壓差方向會(huì)從風(fēng)向右側(cè)突變到左側(cè)或從左側(cè)突變到右側(cè)，這種現(xiàn)象被稱為風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)。文獻(xiàn)[9]認(rèn)為在惡劣天氣下，受破碎波、強(qiáng)陣風(fēng)的影響，搜救目標(biāo)的風(fēng)壓差方向會(huì)突變；在極低或極高風(fēng)速下，風(fēng)壓差容易翻轉(zhuǎn)；在中等風(fēng)速下，翻轉(zhuǎn)的可能性較小。夏宇亮[10]將風(fēng)壓差每小時(shí)內(nèi)翻轉(zhuǎn)的概率設(shè)定為常數(shù)，預(yù)測(cè)漂浮物的漂移軌跡。目前有關(guān)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的研究甚少，主要原因是風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的原因尚不明確、風(fēng)壓差速度方向改變不易測(cè)量及沒有行之有效的統(tǒng)計(jì)方法確定風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的概率。這里對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)問題進(jìn)行初步探索，建立含有風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的漂移模型，并選取恰當(dāng)?shù)姆椒ü烙?jì)搜尋區(qū)域。

1 搜救目標(biāo)漂移模型

搜救目標(biāo)的漂移運(yùn)動(dòng)是風(fēng)、浪、流共同作用的結(jié)果。根據(jù)文獻(xiàn)[11]的研究，當(dāng)目標(biāo)長度遠(yuǎn)小于海浪波長時(shí)，浪的影響可忽略。這里針對(duì)尺寸小的漂浮物進(jìn)行研究，只考慮風(fēng)和流的影響。

1.1 風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)模型

由于搜救目標(biāo)形狀不規(guī)則，致使風(fēng)作用在其水上部分時(shí)受力不對(duì)稱，從而引起目標(biāo)偏離風(fēng)向漂移。目標(biāo)偏離風(fēng)向的角度稱為風(fēng)壓差角。風(fēng)壓差與物體類型、浸沒比等有關(guān)，將其分解為順風(fēng)向分量和橫風(fēng)向分量(見圖1，其中Vw為風(fēng)速)。風(fēng)壓差分解式為

Ld=adw10+bd

(1)

Lc+=ac+w10+bc+

(2)

Lc-=ac-w10+bc-

(3)

式(1)～式(3)中：w10為海面10 m風(fēng)速；Lc+為風(fēng)向右側(cè)橫風(fēng)向分量，Lc-反之，通常Lc+和Lc-關(guān)于風(fēng)速對(duì)稱；ad，bd，ac+，bc+，ac-及bc-為通過擬合實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)得到的線性系數(shù)，稱為風(fēng)壓系數(shù)。美國和加拿大等國家通過對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，擬合得到風(fēng)壓系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。

圖1 風(fēng)壓差矢量分量

在現(xiàn)有的漂移模型研究中，風(fēng)壓差一直在風(fēng)向的左側(cè)或右側(cè)，沒有考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的情況?？紤]到漂移模型的影響因素為風(fēng)、浪、流和目標(biāo)漂移特性，風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)必然與這些因素有關(guān)。水流作用于目標(biāo)的水下部分，且流速通常相對(duì)穩(wěn)定。因此，將風(fēng)和流看成2種性質(zhì)不同的作用力，彼此互不影響，即風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)與流速無關(guān)。若對(duì)較小的物體進(jìn)行研究，忽略浪的影響，則風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)主要與風(fēng)速、目標(biāo)漂移特性有關(guān)。

風(fēng)速突然改變的瞬間，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的不確定性變大，風(fēng)壓差容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。風(fēng)速改變包括風(fēng)向和大小的改變。為便于度量風(fēng)速改變量，將風(fēng)向和風(fēng)幅的改變量歸一化。風(fēng)向的改變即為兩向量的夾角，取值范圍為[0，π]，可將風(fēng)向改變量的歸一化參數(shù)設(shè)為π。歸一化以后的風(fēng)幅和風(fēng)向改變量Δw及Δφ分別為

Δw=‖Vw(n)-Vm(n-1)‖/b

(4)

Δφ=|φw(n)-φw(n-1)|/π

(5)

式(4)和式(5)中；b為風(fēng)幅閾值；φw為風(fēng)向。

目標(biāo)漂移特性的作用決定漂移速度，因此建立目標(biāo)漂移速度與風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)之間的聯(lián)系。目標(biāo)漂移速度越小，對(duì)外界環(huán)境的改變?cè)矫舾?，運(yùn)動(dòng)方向就越容易發(fā)生改變。目標(biāo)漂移速度對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的影響δ0表示為

δ0=a/‖V0(n)‖

(6)

式(6)中：a為目標(biāo)漂移速度閾值。

風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率Lre為風(fēng)向改變量Δw、風(fēng)幅改變量Δφ及目標(biāo)漂移速度對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的影響δ0的加權(quán)和，即

Lre(n)=aδ0+βΔw+rΔφ

(7)

式(7)中：α，β及r分別為目標(biāo)速度、風(fēng)幅和風(fēng)向影響的權(quán)重。當(dāng)α=β=r=0時(shí)，Lre=0，將這種情況定義為不考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)。設(shè)翻轉(zhuǎn)率閾值為τ，當(dāng)Lre>τ時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，反之不翻轉(zhuǎn)，即

(8)

若Lc+和Lc-關(guān)于風(fēng)速對(duì)稱，則風(fēng)壓差L(n)為

L(n)=Ld(n)+Lc(n)

(9)

1.2 漂移模型

目標(biāo)漂移運(yùn)動(dòng)的作用力中，只考慮風(fēng)和流。目標(biāo)受力可表示為

(m+m)′dV0/dt=∑F=Fw=Fc

(10)

式(10)中：V0為目標(biāo)漂移速度；∑F為目標(biāo)所受外力之和；Fw和Fc分別為風(fēng)、流的作用力；m為目標(biāo)質(zhì)量；m′為附加質(zhì)量，來自于附著在目標(biāo)表面的水的質(zhì)量。

根據(jù)文獻(xiàn)[12]的研究，目標(biāo)初始漂移時(shí)速度在風(fēng)、流等外力作用下急劇增加，在2～10 min之內(nèi)達(dá)到某一恒定值，此后保持不變，加速度為零。因此，當(dāng)預(yù)測(cè)目標(biāo)幾個(gè)小時(shí)或更長時(shí)間之后的位置時(shí)，加速過程所用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于總漂移時(shí)間，不予考慮，這就意味著不必知道目標(biāo)質(zhì)量m。

根據(jù)以上受力分析，目標(biāo)的漂移速度是風(fēng)壓差與總水流速度之和(見圖2)。已知當(dāng)?shù)仫L(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)據(jù)，目標(biāo)的漂移軌跡可被預(yù)測(cè)。目標(biāo)漂移速度計(jì)算式為

(11)

式(11)中：Vc為總水流速度；Vsc為海流；Vwc為風(fēng)生流[13]，是風(fēng)持續(xù)作用在水面上形成的，目前風(fēng)對(duì)形成當(dāng)?shù)仫L(fēng)生流的實(shí)際影響不是很清楚。一些海流數(shù)值預(yù)報(bào)模式數(shù)據(jù)已包括基于風(fēng)的預(yù)報(bào)的當(dāng)?shù)仫L(fēng)的影響，因此搜救計(jì)劃者不必在預(yù)測(cè)的海流中加入當(dāng)?shù)仫L(fēng)生流。此外，從海圖或水文圖冊(cè)中得到的存在持續(xù)風(fēng)區(qū)域的海流也不應(yīng)把風(fēng)生流計(jì)算在內(nèi)。據(jù)此，目標(biāo)漂移模型為

(12)

式(12)中：P0為目標(biāo)初始位置；Pt為目標(biāo)時(shí)刻的位置；t′為積分變量。

圖2 目標(biāo)漂移速度矢量計(jì)算

1.3 不確定性分析與處理

可靠的漂移模型需高時(shí)空分辨率和高精度的風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)數(shù)據(jù)，而搜救計(jì)劃者所獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量往往不能滿足預(yù)期要求。事故位置往往是不確定的，有時(shí)事故時(shí)間也是未知的，甚至最后已知位置也不確定。搜救目標(biāo)的漂移特性存在估計(jì)誤差。因此，精確的漂移模型要盡可能多地考慮以上各種不確定性。通過對(duì)風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)和風(fēng)壓差分解參數(shù)加入擾動(dòng)項(xiàng)作為對(duì)不確定性的處理。

(13)

(14)

風(fēng)壓差分解公式中，線性回歸系數(shù)的擾動(dòng)項(xiàng)εd服從正態(tài)分布，則

(15)

(16)

3 估計(jì)搜尋區(qū)域

目標(biāo)的漂移運(yùn)動(dòng)存在很大的隨機(jī)性，雖然漂移模型無法得到目標(biāo)的精確位置，但可估計(jì)搜救目標(biāo)可能存在的區(qū)域(即估計(jì)搜尋區(qū)域)。實(shí)際應(yīng)用中，估計(jì)搜尋區(qū)域的方法有解析法和Monte Carlo法。

3.1 解析法

解析法的基本思想是盡量包含搜救目標(biāo)可能存在的區(qū)域。首先，分別在最左和最右2個(gè)風(fēng)壓差角下進(jìn)行漂移計(jì)算，得到左右漂移范圍(可選擇為圓、橢圓或矩形)；隨后，對(duì)左右2個(gè)漂移范圍進(jìn)行最小面積覆蓋，得到的區(qū)域即為搜尋區(qū)域。

以漂移范圍為圓為例(見圖3)，首先將左右漂移范圍取為圓(以漂移軌跡端點(diǎn)為圓心，漂移誤差率與風(fēng)壓左右漂移距離的乘積為半徑)；隨后做一個(gè)大圓，與左右2個(gè)小圓相切，并以一定的置信度擴(kuò)充大圓，擴(kuò)充之后的圓即為搜尋區(qū)域。

圖3 解析法確定搜尋區(qū)域

解析法中，誤差率和置信度主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，估計(jì)的搜尋區(qū)域因具體方法不同而形狀各異。

3.2 Monte Carlo法

Monte Carlo法也稱計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬法，是以概率統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)的一類非常重要的數(shù)值計(jì)算方法。為了使用該方法估計(jì)搜尋區(qū)域，首先將目標(biāo)看作單個(gè)粒子，在估計(jì)的事故位置附近生成大量服從某種概率分布的粒子，初始風(fēng)壓差在風(fēng)向左右兩側(cè)的粒子數(shù)目各占1/2；隨后用所建立的漂移模型對(duì)各個(gè)粒子的漂移軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)，一段時(shí)間后所有粒子的凸包即為搜尋區(qū)域。

假設(shè)粒子的漂移滿足馬爾科夫過程，即目標(biāo)未來位置的條件概率分布僅依賴于當(dāng)前狀態(tài)，與到達(dá)當(dāng)前狀態(tài)的歷史路徑無關(guān)。

P(xn+1|xn,xn-1,xn-2,…,x1)=P(xn+1|xn)

(17)

式(17)中：xi(i=1,2,3,…)為第i時(shí)刻目標(biāo)的位置。

單個(gè)粒子的隨機(jī)漂移過程可表示為

Δx=V0(n)ΔT+dε

(18)

xn+1=xn+Δx

(19)

式(18)和式(19)中：V0(n)為第n時(shí)刻目標(biāo)的漂移速度；ΔT為離散時(shí)間步長；dε為具有零均值和已知方差的隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

4 仿真試驗(yàn)與結(jié)果分析

采用MATLAB軟件生成風(fēng)速和流速數(shù)據(jù)以模擬實(shí)時(shí)風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)。在仿真試驗(yàn)中，速度單位為m/s，時(shí)間單位為s，假設(shè)遇難船事故位置坐標(biāo)為(0,0)，仿真時(shí)間步長為600 s。定義x軸和y軸正向?yàn)闁|、北方向，x軸和y軸負(fù)向?yàn)槲?、南方向?/p>

4.1 仿真對(duì)象

假設(shè)遇難船舶為漁船，根據(jù)文獻(xiàn)[5]，其風(fēng)壓系數(shù)見表1。

表1 船舶風(fēng)壓系數(shù)

4.2 漂移模型仿真

基于所建立的漂移模型，對(duì)遇難漁船的漂移軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)。在風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率的計(jì)算式中，根據(jù)物體的質(zhì)量越大其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變的特性，目標(biāo)漂移速度閾值與目標(biāo)的質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且通常0

從仿真結(jié)果中可看出，考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)之后，粒子軌跡發(fā)生很大變化。粒子軌跡不再朝著一個(gè)方向前進(jìn)，而是隨著風(fēng)壓差方向的翻轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的整體效果填充了圖4f左右搜尋點(diǎn)間的位置空缺。比較圖4b～圖4d可看出漂移速度、風(fēng)幅變化和風(fēng)向變化對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的影響各異；比較圖4a和圖4e可看出風(fēng)速對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的影響更大。風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)的時(shí)刻和頻率與a，β及r的取值有關(guān)。

4.3 估計(jì)搜尋區(qū)域

解析法估計(jì)的搜尋區(qū)域不僅包含最左和最右2個(gè)搜尋區(qū)域，還包括他們之間的區(qū)域。因此，解析法無需考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)。最左和最右風(fēng)壓差角取為±π/5，誤差率取0.2，仿真結(jié)果見圖5。

下面主要針對(duì)Monte Carlo法，在考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)和不考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)2種情況下進(jìn)行仿真試驗(yàn)。在估計(jì)的事故位置(0,0)附近產(chǎn)生600個(gè)符合圓高斯分布的粒子，初始風(fēng)壓差在風(fēng)向左、向右的粒子數(shù)目各占1/2?；谝陨辖⒌钠颇Ｐ陀?jì)算各個(gè)粒子的漂移軌跡，得到考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)和不考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)2種情況下的仿真結(jié)果(見圖6)。

a)a=1，β=1，r=1

b)a=1.5，β=1，r=1

c)a=1，β=1.5，r=1

d)a=1，β=1，r=1.5

e)a=1，β=1.5，r=1.5

f)a=0，β=0，r=0

圖5 解析法估計(jì)搜尋區(qū)域

從圖6中可看出，考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)之后，左右2個(gè)搜尋區(qū)域不再孤立，兩者之間的區(qū)域也成為搜尋區(qū)域。當(dāng)實(shí)際發(fā)生風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)而搜救計(jì)劃者沒有考慮時(shí)，很可能遺漏搜救目標(biāo)，發(fā)生圖7所示的情況，從而導(dǎo)致搜尋計(jì)劃失敗。因此，搜救計(jì)劃者在制定搜尋計(jì)劃時(shí)十分有必要考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)，尤其是在海洋環(huán)境惡劣時(shí)必須考慮。Monte Carlo法是一種隨機(jī)模擬法，充分考慮漂移運(yùn)動(dòng)的不確定性，估計(jì)的搜尋區(qū)域小而精確，很大程度上提高了搜救的成功率。解析法本身不涉及風(fēng)壓差是否翻轉(zhuǎn)，因此計(jì)算量小，而且估計(jì)的搜尋區(qū)域是連續(xù)的，不易遺漏搜救目標(biāo)。但是，解析法中誤差率和風(fēng)壓角參數(shù)很大程度上依賴于經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)的搜尋區(qū)域往往偏大，導(dǎo)致搜尋耗時(shí)長、搜尋代價(jià)高，而當(dāng)海洋環(huán)境、目標(biāo)漂移特型等不確定性非常大時(shí)可考慮使用。

a)考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)

b)不考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)

圖7 估計(jì)搜尋區(qū)域失效

5 結(jié)束語

海上搜尋是海上搜救作業(yè)十分重要的部分，快速準(zhǔn)確地確定包含搜救目標(biāo)的最小搜尋區(qū)域?qū)μ岣咚丫瘸晒β示哂兄匾饬x。針對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)問題提出風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率的計(jì)算方法，建立漂移模型，用于搜救目標(biāo)漂移軌跡預(yù)測(cè)。在考慮風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)時(shí)，比較解析法和Monte Carlo法估計(jì)搜尋區(qū)域的效果。通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：提出的風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法可提高漂移模型的精度，進(jìn)而提高估計(jì)搜尋區(qū)域的可靠性；針對(duì)風(fēng)壓差翻轉(zhuǎn)進(jìn)行的研究工作對(duì)制訂搜尋計(jì)劃仍具有重要指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

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Determination of Maritime Search Area Based on Leeway-Jibing Drift Model

(

ZHENGHongzhe1,2,3,ZHAOHuaici1,3,WANGLiyong1,31.ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China; 2.UniversityofChineseAcademyofScience,Beijing100049,China; 3.KeyLaboratoryofOptical-ElectronicsInformationProcessing,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China)

1000-4653(2016)04-0102-06

U676.8

A

2016-05-15

國家重點(diǎn)型號(hào)資助項(xiàng)目

鄭宏喆(1990—)，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士，從事海上搜救研究。E-mail：lily19900323@163.com