搜索和救援算法识别海水隐藏的“陷阱”



海洋是一个混乱而动荡的空间,在风和天气踢了各个方向波浪。当一个物体或人在海上失踪后,海洋的复杂的,不断变化的条件可以混淆而耽误重要的搜索和救援行动。

现在,研究人员在bt365手机,技术学院(ETH)的瑞士联邦理工学院,伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)和弗吉尼亚理工大学已经开发出一种技术,他们希望能帮助急救人员迅速在为零的海面上的区域,其中缺少的对象或人们很可能是。

 一个新的bt365手机研发的搜索和救援算法识别海水隐藏的“陷阱”。该方法可有助于快速识别对象的区域 - 和失踪的人 - 可能已经收敛。 研究人员礼貌形象

该技术是一种新的算法,分析海洋条件如在实时的强度和洋流,表面风,浪,并且识别的方向的海洋最吸引区域,其中浮动对象很可能收敛。

球队表现出的技术在其部署的漂流浮标和人形模特儿在海洋不同位置的多个现场实验。他们发现,在几个小时的过程中,对象迁移到该地区的预测算法将是强烈的吸引,基于当前的海洋状况。

该算法可以在一个方式,让救援队伍迅速发现隐藏的“陷阱”里的海洋可能转向失踪者在给定的时间内应用到海洋条件现有车型。

“我们提供了这个新工具可以在各种模式运行,以看到这些陷阱被预测,从而对船舶搁浅或失踪的人最有可能的位置,”托马斯孔雀,在bt365手机机械工程系教授说。 “此方法的方式使用的数据,它没有被前所以它提供第一响应与一个新的角度使用时,”。

孔雀和Pierre lermusiaux,也是bt365手机机械工程系教授,谁负责监督项目,和他们的同事们报告他们的研究结果在今天的杂志上发表的一项研究 自然通讯。他们的合作者是第一作者马蒂亚塞拉和苏黎世联邦理工学院相应的作者乔治·哈勒,伊琳娜rypina和安东尼WHOI的kirincich,弗吉尼亚理工大学的谢恩罗斯,美国的亚瑟·亚伦海岸警卫队和PRATIK加州大学洛杉矶分校的萨特。

隐藏的陷阱

今天的搜索和救援行动结合天气预报既海洋动力学和哪些对象可以通过海洋漂流方式的模型,绘制出搜索计划,或者球队要集中搜索区域。

但海洋是不稳定的,不断变化的流量模式的复杂空间。再加上事实,失踪者可能已经不断通过这种非定常流场漂浮了一段时间,孔雀和他的同事说,显著错误可以预测哪里先来看看积累,采用一种简单的方法时直接预测的轨迹一些漂浮物。

相反,团队开发采用先进的,数据驱动的海洋模拟和预测系统来解释海洋的复杂流动的方法。他们使用了一种新型的“欧拉”的做法,相反,更常用的“拉格朗日”的方法 - 涉及由于海浪和海流海洋速度的整合快照慢慢的数学方法生成的,其中一个失踪的人或对象可能有不确定轨迹已经开展。

新欧拉方法使用最可靠的速度预测快照,接近的地方,一个失踪的人或物体最后一次露面的点,并迅速在给定时间揭示海洋的最吸引的区域。这些欧拉预测时,下一批的更新速度信息可用,然后不断更新。

该小组已命名他们的做法陷阱,识别瞬间吸引了配置文件,或者在水可能收敛,并有可能拉物体或人短命地区的目标。该方法是基于最近的数学理论,

通过塞拉和哈勒在苏黎世在高度非定常流数据开发,发现隐藏吸引的结构。

“我们有点怀疑这样的数学理论是否会制定出船,实时,”哈勒说。 “我们都惊喜地看到它如何妥善反复做了。”

“我们可以把这些‘陷阱’作为移动磁铁,吸引了一套扔在桌子上的硬币。硬币的拉格朗日轨迹是非常不确定的,但最强的欧拉磁铁预测过短的时间内硬币的位置,”塞拉说。

“事情的关键是,陷阱可能没有在洋流领域的任何签名,”孔雀补充道。 “如果你这样做处理的陷阱,他们可能会非常不同的地方,从那里你所看到的洋流突出,你可能会去弹出。所以你必须做处理退出这些结构的这种其他级别。他们不是立即可见“。

在海上

由伍兹霍尔海洋研究所的远洋专家的带领下,研究人员测试了陷阱在几个试验法在海上。 “与任何新的理论技术,它来测试它如何工作在真正的大海是很重要的,” rypina说。

在2017年和2018年,车队驶向一个小调查船几个小时出关玛莎葡萄园岛,在那里他们在不同地点部署的小圆形浮标和人体模型数组的海岸。

“这些对象往往因为不同形状的感受风和电流不同,以不同的旅行相对于海洋,”孔雀说。 “即使这样,陷阱如此强烈地吸引和强大的不确定性,他们要克服这些差异,并拉一切到他们。”

车队跑了他们的模拟和预测系统,预测海洋的行为和电流,以及所使用的陷阱算法大力吸引区在实验的过程中绘制出。研究人员让对象与电流几个小时自由漂移,并在这一天结束检索对象之前记录通过GPS追踪其位置。

“与GPS跟踪器,我们可以看到这里的一切打算,实时,”孔雀说。 “因此,我们奠定了流浪者的初始,普遍的模式,这才发现,在最后,他们在这些陷阱收敛。”

研究人员正计划与第一反应,如美国共享陷阱方法海岸警卫队,以此来加快搜索和救援的算法,并有可能挽救更多的人在海上失踪。

“像海岸警卫队都在不断运行的模拟和什么样的洋流在任何特定的时间做模型,他们正在与通知模型最好的数据更新它们,”孔雀说。 “使用这种方法,他们可以有知识,现在哪里的陷阱当前是,与数据他们所拥有。所以如果有在最后一个小时发生事故时,能马上看看,看看那里的海陷阱。对于当有中,他们纷纷响应,在取得成果的希望在有限的时间窗口非常重要。”

这项研究主要是由美国国家科学基金会的资助危害看到节目,与海军研究和德国国家科学基金会的办公室额外的支撑。