基于幾何概型測(cè)度隨機(jī)相遇不確定性的搜救方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及搜救領(lǐng)域，尤其涉及一種基于幾何概型測(cè)度隨機(jī)相遇不確定性的搜救方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，人員搜尋和救援案例時(shí)有發(fā)生。例如，戶外活動(dòng)中的人員失聯(lián)與搜救，老人小孩的走失與查找等。在眾多案例中，一種典型案例是這樣的:已知走失者只在路徑L上自由行走；一搜尋者正好在路徑L上隨機(jī)尋找，則搜尋者遇到走失者的可能性有多大？搜尋者在路徑L的哪個(gè)位置點(diǎn)遇見走失者的可能性最大？
[0003]1.改進(jìn)前方法工作的機(jī)理
[0004]傳統(tǒng)的救援過程往往出于人的本能或人道主義，將大量的搜救資源投入到失蹤者最后出現(xiàn)地點(diǎn)周邊的一定區(qū)域，缺乏精準(zhǔn)的搜救規(guī)劃(劉剖，等，2014)。其中，預(yù)知搜尋者能遇見走失者的可能性，是搜救方案規(guī)劃和最大可能地找到走失者的前提。這里，以搜尋者與走失者位于同一路徑上的情形進(jìn)行分析。已有的概率時(shí)間地理學(xué)采用概率值定量化表達(dá)相遇可能性，并提出了一種計(jì)算相遇概率的離散型方法(Winter，YIN，2011)。該方法規(guī)定:搜尋者C與走失者D能相遇的條件是在離散型地理空間中C、D位于同一離散單元中。
[0005]設(shè):搜尋者C與走失者D所在的路徑L的長度為1。由于僅僅知道搜尋者C、走失者D位于路徑L上，因此可以合理認(rèn)為C、D分布在路徑L的概率密度函數(shù)c、d都為均勻分布U(0, 1)。這樣，有c( τ ) = d( τ ) = 1/1，其中τ表示C、D在路徑L的位置。具體實(shí)施步驟:
[0006]步驟1:將路徑L均勻劃分為η小段:L1、L2、…、Ln(圖1 (a))，每小段1^的長度為:l/η。
[0007]步驟2:根據(jù)均勻分布可知，C、D分別位于任一小段Q的概率值^^，有:Cl=屯=(1/1) X (1/n) = l/η(圖 1 (b))。有Σ cf 1，Σ d ;= 1，i = 1，2，…，η。
[0008]步驟3:在搜尋者C找到走失者D之前，兩個(gè)體的移動(dòng)可視為獨(dú)立的。這樣，個(gè)體
C、D位于或相遇于任一單元i的概率值為4X4= l/η2。相應(yīng)的，相遇于整個(gè)路徑L的概率值，或相遇于全部離散單元的概率值為Σ CjXd^ nX l/n2= 1/n, i = 1，2，---,11(圖1 (c))。
[0009]由上可知，在同一搜尋活動(dòng)中，當(dāng)離散單元的數(shù)量η不斷增大時(shí)，搜尋者C在路徑L上遇見走失者D的可能性不斷減小，即成功搜尋的概率與η成反比。
[0010]2.改進(jìn)前方法存在的問題
[0011]傳統(tǒng)的概率時(shí)間地理學(xué)方法，給出了 C能遇見D的概率，但結(jié)果概率值與計(jì)算過程中的離散單元?jiǎng)澐钟嘘P(guān)。
[0012]例如，①當(dāng)路徑L僅為一個(gè)單元1^時(shí)(圖2a)，由于搜尋者C和走失者D位于單元1^的概率值c ^山分別為1，因而C能遇見D的可能性=c iXd^ 1X1 = 1。②當(dāng)路徑L平分為兩個(gè)單元Q、匕時(shí)(圖2b)，由于搜尋者C和走失者D位于單元L ^勺概率值c ρ山均為0.5，(:在1^能遇見D的可能性=c ^(11= 0.5X0.5 = 0.25 ;類似地，(:在1^2能遇見D的可能性=c2X d2= 0.5X0.5 = 0.25。這樣，C能遇見D的可能性=c j X d1+c2X d2 =0.25+0.25 = 0.5。
[0013]然而，在理論上，同一救援活動(dòng)的相遇概率應(yīng)獨(dú)立于具體的計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對(duì)在路徑L上搜尋者C能遇見走失者D的可能性大小問題，傳統(tǒng)的概率時(shí)間地理學(xué)方法雖在一定程度上可以回答，但由于相遇概率嚴(yán)重依賴于位置的粒度或者離散單元的尺度(Winter，YIN, 2011)，因而存在同一搜尋活動(dòng)因尺度不同具有不同的相遇概率結(jié)果。本發(fā)明針對(duì)上述問題，根據(jù)搜尋者與走失者之間可相遇的距離，推算出具有穩(wěn)定性特征的相遇概率，為精準(zhǔn)搜救規(guī)劃和最大可能地找到走失者提供定量化依據(jù)。
[0015]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0016]提供一種基于幾何概型測(cè)度隨機(jī)相遇不確定性的搜救方法，包括以下步驟:
[0017]步驟1、確定走失者D所走失的路徑L，并確定走失者D最后出現(xiàn)在路徑L上的位置點(diǎn)；
[0018]步驟2、測(cè)量路徑L的路徑長度1，并測(cè)量搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)；
[0019]步驟3、計(jì)算搜尋者C與走失者D全部位置組合(X，y)，并計(jì)算搜尋者C、走失者D能相遇的位置組合，滿足|y_x|彡md，其中0彡X彡1，0彡y彡1，變量x表示搜尋者C在路徑L上距離路徑L的一個(gè)端點(diǎn)0的空間距離，變量y表示走失者D在路徑L上距離0的空間距離，md為搜尋者C與走失者D能相遇的最大距離；
[0020]步驟4、計(jì)算搜尋者C與走失者D的相遇概率P(M)，P(M) = [md2+(l-md) X 2md] /l2;
[0021]步驟5、計(jì)算搜尋者C在路徑L上以最大概率遇見走失者D的位置，并根據(jù)該位置安排搜救人員進(jìn)行搜救。
[0022]本發(fā)明所述的搜救方法中，步驟5中，將搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)記為X。，當(dāng)md ( 1/2，計(jì)算搜尋者C與走失者D兩者的最大相遇概率為2md/l2，此時(shí)X(je [md, 1-md]，則搜尋者C在路徑L的區(qū)間[md, 1-md]內(nèi)能以最大概率遇見走失者D。
[0023]本發(fā)明所述的搜救方法中，步驟5中，將搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)記為X。，當(dāng)md>l/2時(shí)，計(jì)算搜尋者C與走失者D兩者的最大相遇概率為1/1，此時(shí)[l-md，md]，則搜尋者C在路徑L的區(qū)間X(je [1-md, md]內(nèi)能以最大概率遇見走失者D。
[0024]本發(fā)明所述的搜救方法中，路徑L為直線段或者曲線。
[0025]本發(fā)明還提供一種基于幾何概型測(cè)度隨機(jī)相遇不確定性的搜救系統(tǒng)，包括:
[0026]確認(rèn)模塊，用于確定走失者D所走失的路徑L，并確定走失者D最后出現(xiàn)在路徑L上的位置點(diǎn)；
[0027]數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取測(cè)量的路徑L的路徑長度1，以及測(cè)量的搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)；
[0028]位置組合計(jì)算模塊，用于計(jì)算搜尋者C與走失者D全部位置組合(X，y)，并計(jì)算搜尋者C、走失者D能相遇的位置組合，滿足|y-x|彡md，其中0彡X彡1，0彡y彡1，變量x表示搜尋者C在路徑L上距離路徑L的一個(gè)端點(diǎn)0的空間距離，變量y表示走失者D在路徑L上距離0的空間距離，md為搜尋者C與走失者D能相遇的最大距離；
[0029]相遇概率計(jì)算模塊，用于計(jì)算搜尋者C與走失者D的相遇概率P(M)，P(M)=[md2+ (1-md) X 2md] /l2；
[0030]位置計(jì)算模塊，用于計(jì)算搜尋者C在路徑L上以最大概率遇見走失者D的位置，并根據(jù)該位置安排搜救人員進(jìn)行搜救。
[0031]本發(fā)明所述的搜救系統(tǒng)中，所述位置計(jì)算模塊具體用于:當(dāng)md< 1/2時(shí)，將搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)記為X。，計(jì)算搜尋者C與走失者D兩者的最大相遇概率為2md/l2，此時(shí)Xoe [md, 1-md]，則搜尋者C在路徑L的區(qū)間[md, 1-md]內(nèi)能以最大概率遇見走失者D。
[0032]本發(fā)明所述的搜救系統(tǒng)中，所述位置計(jì)算模塊具體用于:當(dāng)md>l/2時(shí)，將搜尋者C在路徑L上的位置點(diǎn)記為X。，計(jì)算搜尋者C與走失者D兩者的最大相遇概率為1/1，此時(shí)xQe [l-md，md]，則搜尋者C在路徑L的區(qū)間xQe [1-md, md]內(nèi)能以最大概率遇見走失者D。
[0033]本發(fā)明所述的搜救系統(tǒng)中，路徑L為直線段或者曲線。
[0034]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明基于幾何概型測(cè)度的相遇不確定性的搜救方法，只與搜尋者和走失者之間的空間距離有關(guān)。因此，當(dāng)固定最大可相遇距離md時(shí)，搜尋者成功找到走失者的概率不變，從而具有穩(wěn)定性。因此能夠確認(rèn)搜尋者C在路徑L上能遇見走失者D的可能性問題。還可以確定搜尋者C在路徑L上以最大概率遇見走失者D的位置。
【附圖說明】
[0035]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0036]圖1為傳統(tǒng)相遇概率的離散型方法，其中(a)為路徑的離散化，(b)為個(gè)體位于離散單元的概率，(c)為相遇概率；
[0037]圖2(a)為傳統(tǒng)相遇概率推理方法中一個(gè)單元的示例；
[0038]圖2(b)為傳統(tǒng)相遇概率推理方法中兩個(gè)單元的示例；
[0039]圖3 (a)為搜尋者C能遇見走失者D的事件中的變量定義；
[0040]圖3 (b)為搜尋者C能遇見走失者D的事件中的相遇語義；
[0041]圖4為搜尋者C能遇見走失者D的事件是否發(fā)生的判斷方法；
[0042]圖5 (a)為搜尋者C能遇見走失者D事件測(cè)度方法中原多邊形示意圖；
[0043]圖5(b)為搜尋者C能遇見走失者D事件測(cè)度方法中轉(zhuǎn)換后的多邊形示意圖；
[0044]圖6 (a)為搜尋者C在何處能遇見走失者D的概率最大的推理方法示例一中C所在位置示意圖