Sviluppo software di localizzazione superstiti per strumenti acustici utilizzabili nelle operazioni di search and rescue

The aim of this degree thesis is the development of localization software for finding people trapped under rubble. The program has been developed using the MATLAB software. The working principle is based on the least squares approach and on the use of some geophones that, arranged with a known disposition, allow us to gather signals from the survivors and, therefore, identify them. The main aim of this software is to help the operators to significantly reduce both time spent on localizing people in danger and also identifying the area where the research should focus. In this way, the operator will have more time to spend in the rescue phase. At first, the least squares algorithm for localization was produced and optimized for the research for S number unknown sources within a search volume, also known. For source is meant a man shouting or hitting the rubble in order to be found from the system. Later on, the app was developed with an easy and intuitive interface, which allows the operator to search for missing people following all the necessary steps. The interface uses a series of buttons to generate the geometry of the sensors, a data loading system, a double type of filters to remove background noises and an algorithm for picking arrival times, and the temporal information that are at the base of the localization algorithm. Additionally, the software has two tables to display the positions of geophones and survivors within the investigation volume. Various simulations were conducted, at the first with data previously acquired in other detection campaigns, in order to verify the correct functioning of all the algorithms involved in the software. Afterwards, to verify the functioning of the software and its potential, the model was validated and tested in a field owned by the Politecnico di Milano, simulating the micro seismic events generated by the survivors. During the field-testing phase, the software responded well and, therefore, it can be defined as fully functioning. The final product of this thesis does not aim to replace the tools currently used by rescue teams, but to support them and improve their efficiency during any potential emergency.

L’obiettivo di questa tesi di laurea è lo sviluppo di un software di localizzazione per la ricerca di persone intrappolate al di sotto di macerie. Tutto il programma è stato implementato servendosi del software MATLAB. Il principio di lavoro è basato su un approccio ai minimi quadrati e sull’impiego di una schiera di geofoni, con disposizione nota, che consentono di captare segnali provenienti dal superstite e, quindi, identificarlo. La creazione di questo software ha lo scopo di permettere agli operatori di ridurre in modo considerevole sia il tempo impiegato nella fase di localizzazione delle persone in pericolo sia l’area che deve essere considerata durante la fase di ricerca, così da poter dedicare più tempo alle operazioni di salvataggio. In primo luogo, è stato prodotto l’algoritmo ai minimi quadrati per la localizzazione, ottimizzato per la ricerca di un numero incognito di sorgenti all’interno di un volume di ricerca, anch’esso noto. Per sorgente si intende una persona intrappolata sotto macerie che, con l’ausilio della voce o percuotendo le macerie, cerca di farsi identificare. Successivamente è stata sviluppata l’interfaccia grafica, facile ed intuitiva, che consente all’operatore di procedere nella ricerca dei dispersi. L’interfaccia si serve di una schiera di bottoni per la generazione della geometria dei sensori, di un sistema di caricamento dati, di una doppia tipologia di filtri per la rimozione dei rumori di fondo e di un algoritmoper il picking dei tempi di arrivo, ovvero l’informazione temporale che sta alla base dell’algoritmo di localizzazione. Inoltre, dispone di tabelle per la visualizzazione delle posizioni dei geofoni e dei superstiti all’interno del volume di investigazione.Sono state condotte diverse simulazioni, in una prima battuta con dati precedentemente acquisiti in altre campagne di rilevazione, al fine di verificare il corretto funzionamento di tutti gli algoritmi coinvolti all’interno del software. In una seconda fase si è provveduto, per verificare le potenzialità e il funzionamento del software, ad una validazione e collaudo del modello presso una sede del Politecnico di Milano, simulando gli eventi microsismici generati dai superstiti. Il software, durante la fase di collaudo sul campo, ha risposto in soddisfacente e per questo motivo si può definire completamente funzionante. Il prodotto sviluppato in questa tesi non si prefigge di sostituire gli strumenti attualmente in uso presso le squadre di soccorso, piuttosto ambisce a supportarle e a migliorarne l’efficienza durante una eventuale fase di emergenza.