[發(fā)明專利]一種海上搜救目標(biāo)漂移路徑的預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310344535.6
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103366227A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟林;宋軍;李歡;高佳;李琰;劉首華;董軍興;李程
• 申請（專利權(quán)）人: 牟林;宋軍;李歡;高佳;李琰;劉首華;董軍興;李程
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 朱瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上搜救技術(shù)，具體涉及一種海上搜救目標(biāo)漂移路徑的預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著海洋開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，海事活動的頻繁，海難事故更為人們所關(guān)注。海難事故在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事上都會給世界沿海各國帶來巨大災(zāi)難，不僅是人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失，還會給社會發(fā)展帶來不良影響。因此，海上搜救工作越來越得到各沿海國家的重視。對于快速發(fā)展的海上運(yùn)輸業(yè)和漁上捕撈業(yè)，海上搜救行動能夠給人員及財(cái)產(chǎn)的安全提供不可替代的保障作用。

目前，我國的海上搜救指揮協(xié)調(diào)工作主要依靠搜救指揮人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷，尚不能根據(jù)海上失事地點(diǎn)水文氣象狀況，快速高效地預(yù)報(bào)失事人員、船舶的漂移方向和距離的范圍，這在很大程度上影響了指揮與協(xié)調(diào)工作的快速性和準(zhǔn)確性，往往會使搜救行動貽誤時(shí)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前海上搜救工作存在的問題，本發(fā)明推出一種海上搜救目標(biāo)漂移路徑的預(yù)測方法，其目的在于，基于海面風(fēng)、海流、海浪等海洋動力環(huán)境場數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)，構(gòu)建海上搜救預(yù)報(bào)模型來預(yù)報(bào)遇險(xiǎn)落水人員和海上失事船舶的漂移路徑，給出搜救目標(biāo)各時(shí)刻的位置、不同概率的搜尋半徑等信息，使搜救指揮人員在最短的時(shí)間內(nèi)，給出現(xiàn)場救援的最佳方式，使搜救行動安全、快速地進(jìn)行，為搶救人員生命和國家財(cái)產(chǎn)爭取寶貴的時(shí)間。

本發(fā)明涉及的海上搜救目標(biāo)漂移路徑預(yù)測方法具體步驟包括：

S₁、收集歷史氣象數(shù)據(jù)，建立氣象數(shù)據(jù)庫；

S₂、利用大氣模型調(diào)用S₁氣象數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得海上遇險(xiǎn)事故發(fā)生地點(diǎn)周圍海區(qū)的風(fēng)場；

S₃、獲取遇險(xiǎn)事故發(fā)生地點(diǎn)周圍海區(qū)的現(xiàn)場風(fēng)實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)，更新S₁建立的氣象數(shù)據(jù)庫；并對現(xiàn)場風(fēng)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，提高S₂中大氣模型預(yù)報(bào)風(fēng)場的精確度；

S₄、結(jié)合S₂風(fēng)場結(jié)果，采用海浪數(shù)值模型預(yù)報(bào)遇險(xiǎn)事故發(fā)生地點(diǎn)周圍海區(qū)的波浪場；

S₅、基于TPXO全球潮汐衛(wèi)星高度計(jì)反演數(shù)據(jù)集提供的8個(gè)分潮M₂、S₂、N₂、K₂、K₁、O₁、P₁、Q₁的調(diào)和常數(shù)給出潮汐與環(huán)流的開邊界條件；

S₆、以S₂大氣模型提供的風(fēng)場、S₄海浪數(shù)值模型提供的波浪場為強(qiáng)迫場，并結(jié)合S₅提供的潮汐和環(huán)流開邊界條件，使用海流數(shù)值模型預(yù)報(bào)包含風(fēng)生流和潮流的三維流場；

S₇、基于S₂大氣模型提供的風(fēng)場、S₄海浪數(shù)值模型提供的波浪場以及S₆海流數(shù)值模型提供的三維流場，構(gòu)建風(fēng)漂速度計(jì)算模型、海上搜救目標(biāo)漂移軌跡計(jì)算模型、誤差傳遞模型和搜救半徑計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)對海上遇險(xiǎn)人員或船舶的動態(tài)漂移軌跡預(yù)測；

S₈、基于以上計(jì)算結(jié)果，利用可視化技術(shù)將搜救目標(biāo)漂移路徑預(yù)測結(jié)果直觀顯示。

其中，S₂所述的大氣模型為WRF,采用該模型完成遇險(xiǎn)事故發(fā)生地點(diǎn)周圍海區(qū)的未來48小時(shí)的風(fēng)場計(jì)算。該模型采用完全可壓縮非靜力歐拉方程組，水平網(wǎng)格采用Arakawa?C網(wǎng)格，垂直坐標(biāo)采用基于質(zhì)量的地形追隨η坐標(biāo)，η層可根據(jù)需要改變。

S₃所述的獲取遇險(xiǎn)事故發(fā)生地點(diǎn)周圍海區(qū)的現(xiàn)場風(fēng)實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)的方法是，使用下載工具定時(shí)自動下載觀測站服務(wù)器提供的常規(guī)地面觀測數(shù)據(jù)、常規(guī)探空數(shù)據(jù)、船舶觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星海面風(fēng)觀測數(shù)據(jù)與衛(wèi)星輻射觀測數(shù)據(jù)。

S₃所述的數(shù)據(jù)同化方法為3DVAR方法，為預(yù)報(bào)用的海流數(shù)值模型提供初始場與時(shí)變邊界條件。

S₆所述的三維流場計(jì)算方法為：

利用海浪數(shù)值模型SWAN來計(jì)算搜救相關(guān)海區(qū)的海浪分布情況及變化，在運(yùn)行S₃所述的大氣模型的同時(shí)，每十五分鐘輸出一次風(fēng)場并驅(qū)動該海浪數(shù)值模型，海浪譜在每一個(gè)格點(diǎn)上取36個(gè)頻率和12個(gè)方向，通過對源函數(shù)項(xiàng)和傳播項(xiàng)的積分，求得未來48小時(shí)內(nèi)每小時(shí)輸出一次的波浪場；