[发明专利]一种基于风压差翻转漂移模型的海上搜寻区域估计法

说明书

本发明涉及一种基于风压差翻转漂移模型的海上搜寻区域估计法，包括以下步骤：对风速改变量归一化；根据目标漂移速度得到目标自身速度对风压差翻转的影响；根据归一化后的风速改变量和目标自身速度对风压差翻转的影响求取风压差翻转率，并判断当前风压差是否翻转；根据风压差翻转结构得到目标漂移模型；基于目标漂移模型采用蒙特卡洛法估计搜寻区域。本发明基于风压差翻转漂移模型的海上搜寻区域估计法所估计的搜寻区域能最大程度地包含搜救目标，而且面积小，能避免徒劳的搜寻无效区域，提高海上搜寻成功率。

技术领域

本发明属于海上搜救领域，涉及海上漂浮物(或称为目标)漂移模型的建立以及搜寻区域的估计。

背景技术

随着经济贸易的发展和海洋开发战略的实施，远洋运输、捕捞、海上石油勘探等活动日益频繁，发生水上险情和事故的频率也与日俱增。发生海难时，为了最大限度地减少生命和财产损失，需要准确、快速地估计搜寻区域，进而提高海上搜救成功率。准确的搜寻区域划定包含两个要求：①搜寻区域以最大概率包含搜救目标，不至于遗漏搜救目标；②搜寻区域尽可能细致，尽可能小，使搜寻力量集中在最短的时间内搜寻可能性最高的区域。为了使搜寻区域满足以上两个要求，需要建立精确而且简单实用的漂移模型。

一直以来对漂移模型的研究中，风压差一直在风向的左侧或右侧。实际上，搜救目标的风压差方向会从风向右侧突变到左侧，或者从左侧突变到右侧，这种现象被称为风压差翻转。在恶劣天气下，受破碎波、强阵风的影响，搜救目标的风压差方向会突变；在极低或极高风速下，风压差容易翻转，在中等风速下，翻转的可能性较小。究其原因，有以下三个方面：①风压差翻转的原因尚不明确；②风压差速度方向改变不易测量；③没有行之有效的统计方法确定风压差翻转的概率。

海上漂浮物的运动存在很大的偶然性。蒙特卡洛法具有逼真地描述具有随机性质的事物及物理实验过程的特点，可以用于估计搜寻区域。在估计的事故位置附近产生符合某种概率分布的粒子群，对每个粒子进行漂移计算，在停止时刻，粒子群的凸包就是搜寻区域。该方法考虑了风速、流速、风压差和漂浮物初始位置的不确定性。

发明内容

本发明针对现有漂移模型的不足，考虑了风压差翻转，并提出了一种计算风压差翻转率的方法，基于考虑了风压差翻转的漂移模型，运用蒙特卡洛法估计搜寻区域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于风压差翻转漂移模型的海上搜寻区域估计法，包括以下步骤：

对风速改变量归一化；

根据目标漂移速度得到目标自身速度对风压差翻转的影响；

根据归一化后的风速改变量和目标自身速度对风压差翻转的影响求取风压差翻转率，并判断当前风压差是否翻转；

根据风压差翻转结果得到目标漂移模型；

基于目标漂移模型采用蒙特卡洛法估计搜寻区域。

所述对风速改变量归一化具体为：

Δ_w、分别为归一化后的风幅改变量和风向改变量；b为风幅阈值，V_w表示风速，表示风向，n为当前时刻，π为风向改变量的归一化参数。

所述根据目标漂移速度得到目标自身速度对风压差翻转的影响具体为：

其中，δ_o表示目标漂移速度对风压差翻转的影响，a为目标漂移速度阈值，V_o为目标漂移速度。

所述风压差翻转率

α、β、γ分别为目标速度、风幅和风向影响的权重。