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Sistema de planificación óptima para búsqueda y rescate

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 Cost...

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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. SAROPS consta de tres componentes principales: la interfaz gráfica de usuario (GUI), el servidor de datos ambientales (EDS) y el simulador (SIM). Gracias a la licencia gubernamental del Sistema de Información Geográfica (SIG) del Kit de Herramientas de Cartografía Conjunta Comercial (C/JMTK), SAROPS puede utilizarse tanto en entornos costeros como oceánicos. El simulador incorpora la capacidad de acceder a conjuntos de datos globales y regionales de viento y corrientes, lo que convierte a SAROPS en la herramienta más completa y potente disponible para los planificadores de SAR marítimos. [ 1 ]

Herramientas de planificación de búsqueda histórica

Antes de SAROPS, los controladores de búsqueda y rescate (SAR) de la Guardia Costera de EE. UU. utilizaban el Sistema de Planificación de Búsqueda Asistida por Computadora (CASP) y las Hojas de Trabajo Automatizadas Conjuntas (JAWS), que empleaban técnicas y algoritmos de planificación de búsqueda obsoletos. Más específicamente, CASP se basaba en tecnología informática antigua y JAWS se basaba directamente en técnicas manuales para periodos de deriva más cortos en entornos costeros. Los datos ambientales consistían en información de viento y corrientes de baja resolución (cuadrícula de latitud/longitud de 1 grado) que se aplicaba cada 12 horas. Para la mayoría de las áreas, CASP utilizaba valores de corriente promediados mensualmente, mientras que JAWS utilizaba un único valor de viento y corriente durante el caso de búsqueda y rescate. [ 2 ] Ninguno de los sistemas era capaz de acceder a la salida oportuna de modelos de viento y corrientes de alta resolución, lo que representaba una desventaja significativa, ya que uno de los componentes principales que determinan la precisión de la solución de deriva es la disponibilidad de información precisa y exacta de viento y corrientes para el área de interés. [ 3 ]

Motivación para el desarrollo de SAROPS

La Guardia Costera de EE. UU. utiliza un enfoque sistemático para las operaciones de búsqueda y rescate. Hay cinco etapas de SAR para cada caso: Conciencia, Acciones Iniciales, Planificación, Operaciones y Conclusiones. Al tener conocimiento de un caso a través de una llamada "MAYDAY" u otra forma de comunicación, los controladores de SAR trabajan para recopilar datos sobre el caso y, con frecuencia, existen 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 recursos realizan una búsqueda, el controlador comienza el proceso nuevamente recopilando información adicional, desarrollando una búsqueda posterior, desplegando recursos y evaluando las búsquedas anteriores. Este proceso continúa hasta que se encuentran y rescatan los sobrevivientes o las autoridades competentes suspenden el caso de SAR. [ 3 ] En consecuencia, existe la necesidad de una herramienta que sea rápida, simple, que 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) plantea un desafío a las comunidades de búsqueda y rescate en el siguiente pasaje:

Reconociendo la importancia crítica de reducir el tiempo de respuesta para el éxito de los rescates y esfuerzos similares, se mantendrá un enfoque continuo en el desarrollo e implementación de medios para reducir el tiempo necesario para:

a. Recepción de alertas e información relacionadas con situaciones de emergencia; b. Planificación y coordinación de operaciones; c. Traslados y búsquedas en instalaciones; d. Rescates; y

e. Proporcionar asistencia inmediata, como asistencia médica, según corresponda. [ 4 ]

Si esto no es suficiente motivación, un helicóptero de la Guardia Costera de EE. UU. cuesta entre 9 y 14 mil dólares por hora, y un guardacostas de la Guardia Costera de EE. UU. cuesta entre 3 y 15 mil dólares por hora de operación. [ 5 ] Reducir el tiempo que una aeronave está en el aire o un guardacostas en un área de búsqueda puede reducir considerablemente los costos para el contribuyente, además de salvar vidas y bienes. La Guardia Costera de EE. UU. contrató a Northrop Grumman Corporation, Applied Science Associates (ASA) y Metron Inc. para desarrollar un sistema integral que incluyera los parámetros de divergencia gráfica más recientes, parámetros de divergencia de Leeway y métodos de Monte Carlo para mejorar la probabilidad de éxito en los casos de búsqueda. 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 Instituto de Investigación de Sistemas Ambientales (ESRI) y se ha modificado para incluir aplicaciones específicas de la Guardia Costera de EE. UU., como la extensión SAR Tools y la extensión SAROPS. Las aplicaciones cuentan con una interfaz basada en un asistente y funcionan dentro del entorno de capas de ArcGIS. Se pueden visualizar gráficos vectoriales y ráster, así como planes de búsqueda, patrones de búsqueda, datos ambientales del área de búsqueda y mapas de probabilidad. Finalmente, la interfaz gráfica proporciona informes sobre todas las operaciones de búsqueda. [ 1 ]

Servidor de Datos Ambientales (EDS)

El Servidor de Datos Ambientales (EDS) recopila y almacena información ambiental para su uso dentro de SAROPS. Los servidores locales de SAROPS en todo Estados Unidos solicitan información ambiental al EDS según el área de interés. En el servidor se catalogan diferentes productos ambientales, 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, entre otros. Los resultados de modelos de alta resolución de modelos de pronóstico operativos, como el modelo oceánico de coordenadas híbridas (HYCOM) y el modelo oceánico costero global NRL (NCOM), proporcionan información sobre el viento y las corrientes que varía temporal y espacialmente. Por último, el EDS es capaz de proporcionar herramientas de análisis objetivo y agregación de datos. La lista de productos disponibles cambia constantemente, ya que los investigadores de la Armada, las universidades locales y los centros de investigación mejoran continuamente la precisión y la fiabilidad de los productos y los ponen a disposición de forma consistente. [ 2 ]

Simulador SAROPS (SIM)

Definiciones

  • Probabilidad de Contención (POC) : La probabilidad de que el objeto buscado se encuentre dentro de los límites de un área determinada. Es posible alcanzar una POC del 100 % ampliando el área progresivamente hasta cubrir todas las ubicaciones posibles.
  • Probabilidad de detección (PD) : La probabilidad de detectar un objeto o reconocer el objeto buscado. Diferentes aeronaves, condiciones ambientales y tipos de objetos buscados pueden generar diferentes probabilidades de detección. Generalmente, la probabilidad de detección disminuye a medida que aumenta la distancia al objeto buscado.
  • Probabilidad de éxito (POS) : La probabilidad de que se encuentre un objeto de búsqueda. La POS depende de la POC y la POD. POS = POC x POD [ 6 ]

Asistente de simulador

El asistente del simulador utiliza varias páginas de descripciones de escenarios que el usuario introduce para calcular las posibles posiciones y tiempos de emergencia, las trayectorias de deriva de los objetos de búsqueda subsiguientes y el efecto de las búsquedas completadas en las probabilidades de los objetos de búsqueda. El simulador captura la incertidumbre en las posiciones, las entradas ambientales de tiempo y los parámetros de deriva. Al recibir toda la información pertinente al caso, el simulador, utilizando el método de 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, la deriva del viento y la divergencia de la deriva. El simulador muestra los resultados como un mapa de densidad de probabilidad que puede animarse durante la duración de la deriva. La Figura 1 muestra este tipo de mapa. [ 1 ] Las ecuaciones que rigen el modelo de trayectoria de conjunto, el paseo aleatorio y el modelo de vuelo aleatorio se explican completamente en Breivik y Allen (2008) y Spaulding, et al. (2005) que se encuentra dentro de O'Donnell, et al. (2005). [ 7 ] [ 8 ] 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 en la escena y los valores de ancho de barrido, para desarrollar áreas de búsqueda que maximicen la probabilidad de detección (POS). El controlador SAR puede ajustar las áreas de búsqueda para maximizar aún más la POS. Con el ajuste óptimo posible dados los recursos disponibles, el controlador SAR puede transmitir el patrón de búsqueda a los recursos de búsqueda. Si el objeto buscado no se encuentra en la primera búsqueda, el asistente de planificación óptima tendrá en cuenta las búsquedas anteriores fallidas al recomendar búsquedas posteriores. [ 1 ]

Aplicaciones fuera de la búsqueda y rescate

SAROPS podría ampliarse para incluir otras aplicaciones además de la búsqueda y el rescate. Estas aplicaciones podrían incluir, entre otras, la proyección de poblaciones pesqueras y proyecciones de derrames de petróleo.

Uso en el mundo real

SAROPS se utilizó en la respuesta a la explosión de Deepwater Horizon y ayudó en el rescate final de 115 personas. [ 9 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 Manual de usuario para USCG SAROPS. (2006). (Edición 1.0.0): Northrop Grumman Mission Systems
  2. 1 2 Turner, C., Lewandowski, S., Lester, D., Mack, E., Howlett, M., Spaulding, E., Comerma, M. (2007). Evaluación de productos de información ambiental para el sistema de planificación óptima de búsqueda y rescate (SAROPS). Recuperado el 18 de noviembre de 2008 de http://www.uscg.mil/hq/cg9/rdc/default.asp?page=latest.asp&rn=off
  3. 1 2 Adenda de la Guardia Costera de EE. UU. al Suplemento Nacional SAR de los Estados Unidos. (2006). Recuperado el 23 de enero de 2008 de http://www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm .
  4. ↑ Plan Nacional de Búsqueda y Rescate de los Estados Unidos. (2007). Recuperado de www.uscg.mil/hq/go/g-opr/manuals/manuals.htm.
  5. ↑ TARIFAS ESTÁNDAR REEMBOLSABLES DE LA GUARDIA COSTERA. (2008). INSTRUCCIÓN DEL COMANDANTE 7310.1L. Recuperado el 18 de noviembre de 2008 de http://www.uscg.mil/directives/listing_ci.asp?id=7000-7999
  6. ↑ Soza & Company, Ltd. (1996). La teoría de la búsqueda: una explicación simplificada: Guardia Costera de EE. UU. Número de contrato: DTCG23-95-D-HMS026. Recuperado el 18 de julio de 2010 de http://cgauxsurfaceops.us/documents/TheTheoryofSearch.pdf
  7. ↑ Breivik, O., Allen, A. (2008). Un modelo operativo de búsqueda y rescate para el mar de Noruega y el mar del Norte. Journal of Marine Systems, 69(1/2), 15.
  8. ↑ O'Donnell, L., Ullman, D., Spaulding, M., Howless, T., Fake, P., Hall, P. et al. (2005). Integración de las estimaciones de corrientes superficiales del radar de aplicación de dinámica oceánica costera (CODAR) y del sistema predictivo a corto plazo (STPS) en el sistema de planificación óptima de búsqueda y rescate (SAROPS). Recuperado el 23 de enero de 2008 de http://www.rdc.uscg.gov. Archivado el 9 de octubre de 2007 en Wayback Machine.
  9. ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original el 29-12-2010 . Recuperado el 26-07-2010 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  • Software para patrones SAR en GPX - Manual de algoritmos de navegación