Sistema de planificación óptima de búsqueda y rescate - Search and Rescue Optimal Planning System

Salida SAROPS

El Sistema de Planificación Óptima de Búsqueda y Rescate (SAROPS) es un sistema integral de planificación de búsqueda y rescate (SAR) utilizado por la Guardia Costera de los Estados Unidos en la planificación y ejecución de casi todos los casos de SAR en los Estados Unidos y el Caribe y sus alrededores. SAROPS tiene tres componentes principales: la interfaz gráfica de usuario (GUI), el servidor de datos ambientales (EDS) y el simulador (SIM). Con el uso de las licencias gubernamentales del Sistema de Información Geográfica (SIG) del Juego de herramientas de cartografía conjunta comercial (C / JMTK), los SAROPS pueden utilizarse tanto en entornos costeros como oceánicos. Integrada en el simulador se encuentra la capacidad de acceder a conjuntos de datos de corrientes y viento globales y regionales, lo que convierte a SAROPS en la herramienta más completa y poderosa disponible para los planificadores SAR marítimos.

Herramientas de planificación de búsqueda histórica

Antes de SAROPS, los controladores SAR de la Guardia Costera de los EE. UU. Utilizaban la planificación de búsqueda asistida por computadora (CASP) y las hojas de trabajo automatizadas conjuntas (JAWS), que utilizaban técnicas y algoritmos de planificación de búsqueda con fecha. Más específicamente, CASP se basó en tecnología informática antigua y JAWS se tomó directamente de técnicas de lápiz y lápiz para duraciones más cortas de deriva en entornos costeros. Los datos ambientales consistieron en información de viento y corriente de baja resolución (cuadrícula de 1 grado de latitud / longitud) que se aplicó cada 12 horas. Para la mayoría de las áreas, CASP usó valores de corriente promediados mensualmente mientras que JAWS usó un valor de viento y corriente durante el caso de SAR. Ninguno de los sistemas fue capaz de acceder a la salida oportuna del modelo de viento ni de corriente de alta resolución, lo cual fue una desventaja significativa, ya que uno de los componentes principales que determinan la precisión de la solución de deriva es la presencia de información precisa y exacta del viento y la corriente para el área dada. de interés.

Motivación para el desarrollo de SAROPS

La Guardia Costera de los Estados Unidos utiliza un enfoque sistemático para las operaciones de búsqueda y rescate. Hay cinco etapas de SAR para cualquier caso: Conciencia, Acciones Iniciales, Planificación, Operaciones y Conclusiones. Al darse cuenta de un caso por una llamada de "MAYDAY" u otra forma de comunicación, los controladores SAR trabajan para recopilar datos sobre el caso y, en la mayoría de los casos, hay muchas incertidumbres en el informe inicial. El controlador, entonces, debe desarrollar un área de búsqueda basada en la información, estimar la disponibilidad y capacidad de los recursos, promulgar el plan de búsqueda y desplegar los recursos. Mientras los activos están realizando una búsqueda, el controlador inicia el proceso nuevamente recopilando información adicional, desarrollando una búsqueda posterior, desplegando recursos y evaluando búsquedas anteriores. Este proceso continúa hasta que los sobrevivientes son encontrados y rescatados o las autoridades correspondientes suspenden el caso de SAR. En consecuencia, existe la necesidad de una herramienta que sea rápida, simple, minimice la entrada de datos, minimice el potencial de error, pueda acceder a datos ambientales de alta resolución y crear planes de acción de búsqueda que maximicen la probabilidad de éxito. Además, el Plan Nacional de Búsqueda y Rescate de los Estados Unidos (2007) , desafía a las comunidades de búsqueda y rescate en el siguiente pasaje:

Reconociendo la importancia crítica del tiempo de respuesta reducido en un rescate exitoso y esfuerzos similares, se mantendrá un enfoque continuo en el desarrollo e implementación de medios para reducir el tiempo requerido para:

a. Recibir alertas e información asociada a situaciones de peligro;
segundo. Planificación y coordinación de operaciones;
C. Tránsitos y registros de instalaciones;
re. Rescates; y

mi. Brindar asistencia inmediata, como asistencia médica, según corresponda.

Si esto no es suficiente motivación, un avión de ala rotatoria de la USCG cuesta entre $ 9 y 14 mil por hora y un cortador de USCG cuesta entre $ 3 y 15 mil por hora para operar. Reducir el tiempo que un avión está en el aire o un cúter en un área de búsqueda puede reducir considerablemente los costos de los contribuyentes y salvar vidas y propiedades. La Guardia Costera de los EE. UU. Contrató a Northrop Grumman Corporation, Applied Science Associates (ASA) y Metron Inc. para desarrollar un sistema integral que incluyera los últimos parámetros de divergencia gráfica, parámetros de divergencia de Leeway y métodos de Monte Carlo para mejorar la probabilidad de éxito de la búsqueda. casos. SAROPS cumple y supera estas expectativas al minimizar los plazos de planificación y respuesta.

Componentes SAROPS

SAROPS se compone de la interfaz gráfica de usuario (GUI), el servidor de datos ambientales (EDS) y el simulador (SIM).

Interfaz gráfica de usuario (GUI)

La interfaz gráfica de usuario utiliza el sistema de información geográfica (ArcGIS) del Environmental Systems Research Institute (ESRI) y se ha modificado para incluir aplicaciones específicas de la Guardia Costera de EE. UU., Como la extensión de herramientas SAR y la extensión SAROPS. Las aplicaciones tienen una interfaz basada en asistente y funcionan dentro del entorno en capas de ArcGIS. Los gráficos vectoriales y ráster están disponibles para su visualización, así como planes de búsqueda, patrones de búsqueda, datos ambientales del área de búsqueda y mapas de probabilidad. Finalmente, la GUI proporciona informes sobre todas las operaciones de búsqueda.

Servidor de datos ambientales (EDS)

El servidor de datos medioambientales (EDS) recopila y almacena información medioambiental para su uso dentro de SAROPS. Los servidores SAROPS locales de los Estados Unidos solicitan información ambiental a la EDS según el área de interés. En el servidor se catalogan diferentes productos medioambientales que van desde sistemas de observación hasta productos de modelado. Las observaciones incluyen la temperatura de la superficie del mar, la temperatura del aire, la visibilidad, la altura de las olas, las mareas y corrientes globales / regionales, por nombrar algunas. La salida del modelo de alta resolución de los modelos de pronóstico operacional como el modelo oceánico de coordenadas híbridas (HYCOM) y el océano costero global NRL (NCOM) proporcionan información de viento y corriente que varía temporal y espacialmente. Por último, el EDS es capaz de proporcionar agregación y herramientas de análisis objetivo. La lista de productos disponibles siempre cambia a medida que los investigadores de la Marina, las universidades locales y los centros de investigación mejoran continuamente la precisión y confiabilidad de los productos y los ponen a disposición de manera constante.

Simulador SAROPS (SIM)

Definiciones

  • Probabilidad de contención (POC) : La probabilidad de que el objeto de búsqueda esté contenido dentro de los límites de un área. Es posible lograr el 100% de POC haciendo que el área sea cada vez más grande hasta que se cubran todas las ubicaciones posibles.
  • Probabilidad de detección (POD) : la probabilidad de detectar un objeto o reconocer el objeto de búsqueda. Diferentes aeronaves, condiciones ambientales y tipos de objetos de búsqueda pueden dar una probabilidad de detección diferente. Generalmente, la probabilidad de detección disminuye al aumentar la distancia desde el objeto de búsqueda.
  • Probabilidad de éxito (POS) : la probabilidad de que se encuentre un objeto de búsqueda. POS depende del POC y del POD. POS = POC x POD

Asistente de simulador

El asistente del simulador hace uso de varias páginas de descripciones de escenarios que ingresa el usuario para calcular las posibles posiciones y tiempos de peligro, las trayectorias de deriva de los objetos de búsqueda posteriores y el efecto de las búsquedas completadas en las probabilidades del objeto de búsqueda. El simulador captura la incertidumbre en las posiciones, las entradas ambientales de tiempo y los parámetros de margen de maniobra. Al recibir toda la información pertinente al caso, el simulador, utilizando el método Monte Carlo de Markov , simula la deriva de hasta 10,000 partículas para cada escenario. Por cada 20 minutos de deriva, el simulador tiene en cuenta los cambios en la corriente de agua, el margen del viento y la divergencia del margen. El simulador muestra los resultados como un mapa de densidad de probabilidad que se puede animar durante la duración de la deriva. La figura 1 muestra este tipo de mapa. El modelo de trayectoria de conjunto, la caminata aleatoria y el modelo de vuelo aleatorio que gobiernan las ecuaciones se explican completamente en Breivik y Allen (2008) y Spaulding, et al. (2005) que se encuentra dentro de O'Donnell, et al. (2005). En resumen, el objetivo del simulador es maximizar la probabilidad de éxito.

Asistente de planificación óptima

El asistente de planificación óptima toma la información del mapa de probabilidad, así como otro conjunto de entradas del usuario, como el tipo de recursos, las condiciones de la escena y los valores de ancho de barrido para desarrollar áreas de búsqueda que maximicen el POS. El controlador SAR puede ajustar las áreas de búsqueda para maximizar aún más el POS. Armado con el mejor ajuste posible dados los recursos disponibles, el controlador SAR puede luego transmitir el patrón de búsqueda a los activos de búsqueda. Si el objeto de búsqueda no se encuentra en la primera búsqueda, el asistente de planificación óptima tendrá en cuenta las búsquedas anteriores sin éxito al recomendar búsquedas posteriores.

Aplicaciones fuera de búsqueda y rescate

SAROPS puede ampliarse para incluir otras aplicaciones fuera de la búsqueda y el rescate. Estas aplicaciones pueden incluir, pero no se limitan a, la proyección de poblaciones de peces y proyecciones de derrames de petróleo.

Uso en el mundo real

SAROPS se utilizó en respuesta a la explosión de Deepwater Horizon y ayudó en la recuperación final de 115 personas.

Referencias

enlaces externos