基于网络通信的震区地面搜索研究

周小玩

【摘要】 地震使震区地面交通和通讯系统严重瘫痪。救灾指挥部紧急派出多支小分队，到各个指定区域执行搜索任务，以确定需要救助的人员的准确位置。本文讨论在目标区域内如何制定全境搜索路径，使得所耗时间最短。运用Matlab编制文中两种搜索算法程序，其可自动进行全境搜索并绘制出详细的搜索路径图。

【关键词】 “回”字路径搜索 无缝连接转弯 并行搜索

一、网络搜索问题分析

为了达到搜索耗时最短，我们应该尽量使得单位时间探测的面积最大，重复探测的面积最少，而且必须保证搜索队通信畅通。从而，考虑采用单列前行的探测方法。由于队伍的长度较长，转弯的方法就至关重要，选择不同的转弯方案，其转弯时间差距会较大。探测时间只和人数及探测速度有关，从而转弯时间是节约耗时的关键点。

二、单组队伍单区域搜索

单列行进最少弯路搜索：在此种搜索法中，单组队伍排成一列进行搜索，队员的间隔距离为2r，其足够可以保证步话机的通讯，亦可保证队员与组长之间的通讯。

由于搜索终点所在位置会随着格子行数的改变而相应地发生变化，当格子行数为奇数时且l ≥h（如果lh，其终点出现在起始点的左侧相邻格子内，此时分散时间最少，集结时间最长。

三、单列队伍“回”字路径搜索

“回”字路径搜索，顾名思义，用一环套一环的回环覆盖目标区域，在此搜索法中，由于各回环间可以用一条路径进行连接，那么，搜索的方向可以采用顺时针、逆时针交替的方式进行。采用一种边探索边转弯的无缝连接转弯法，顺时针、逆时针交替进行搜索，从而可以抵消掉内圈与外圈的时间差，可有效的利用模型一中的等待时间，使得该模型的等待时间尽可能的小，能保证队员们通讯畅通。

四、多组队伍并行分区搜索

有多组队伍参与搜索时，须对目标区域进行分块，每组搜索一个区域，则此时是一个并行的搜索过程，且互相独立（每组可独立将搜索情况报告给指挥部门）。故区域划分的好坏直接影响到搜索耗时。

命题1.区域只能是纵向划分。

证明：因为探测时间只由探测半径和参与搜索的人数相关，转弯时间是个定值（转弯方式确定的情况下）。由于集结点在短边左侧中心位置，那么，无论是采用最少弯路搜索还是“回”字路径搜索，其终点都会落在离集结点较近的区域。那么如果横向划分区域，就是直接增加了其集结时间。从而增加其搜索时间。故只能是纵向划分区域。一般说来，区域的纵、横向划分与其集结点相关。

队伍分组进行搜索的目的是为了让所有组的搜索并行化，从而减少整个区域的搜索时间。那么最理想状态下，所有组对整个区域的搜索时间应等于单个组搜索其所在区域的时间（分组人数相同）。当然这种情况在实际中是不可能存在的。根据以上算法可以得出以下区域搜索路径，如图8。图8中，1号区域的图形高度比目标区域高度稍大，三个图形的合的长度也比目标区域长度稍大。

五、后记

模型有严格的数学推导过程，并给出了算法的具体步骤及Matlab程序，模型具有较好的实用性及通用性。只需修改较少的几个参数便可将其推广到任意目标区域的搜索。模型使用图形仿真的方式对其进行检验，以保证其可靠性。