표제지
목차
Nomenclature 10
Abstract 14
제1장 서론 17
1.1. 연구 배경 17
1.2. 연구 목적 및 내용 20
1.3. 연구 구성 22
제2장 선행 연구 분석 24
2.1. 선박의 충돌회피 24
2.1.1. 국제해상충돌예방규칙 기반 충돌회피 과정 24
2.1.2. 피항선과 유지선의 충돌회피 시점 26
2.1.3. 조우관계별 피항 동작의 해석 28
2.2. 선박 간 충돌 위험도 평가 31
2.2.1. 선박 안전영역을 이용한 충돌위험 평가 33
2.2.2. DCPA와 TCPA를 이용한 충돌위험 평가 35
2.2.3. 충돌 위험도 평가 방법 비교분석 47
2.3. 선박 간 충돌회피 경로 생성 50
2.3.1. 전역경로 생성 기법 51
2.3.2. 지역경로 생성 기법 52
2.3.3. 충돌회피 방법 비교분석 58
제3장 충돌위험지수 추론 시스템 개발 61
3.1. 선박 근접 충돌사고 정의 및 판별 61
3.2. 퍼지 기반 충돌위험지수 추론 시스템 65
3.2.1. 시스템 개발 과정 65
3.2.2. 단계별 충돌위험지수 설정 및 데이터 수집 67
3.2.3. ANFIS를 이용한 학습 결과 75
제4장 지역경로 생성 알고리즘 개발 85
4.1. 선박 간 조우관계 및 피항 동작의 요건 판단 85
4.2. 타원형 선박 안전영역을 이용한 VO기반 충돌회피 92
4.3. 충돌위험지수 기반 지역경로 생성 알고리즘 95
제5장 성능 검증 100
5.1. 충돌위험지수 추론 시스템 성능 검증 100
5.1.1. 실 해역에서의 근접 충돌사고 선박 적용 100
5.1.2. 조우관계별 충돌위험지수 추론 결과 102
5.1.3. 충돌위험지수 비교분석 108
5.2. 충돌위험지수 기반 지역경로 생성 알고리즘 성능 검증 110
5.2.1. 시뮬레이션 개요 110
5.2.2. 조우관계별 충돌회피 동작 111
5.2.3. 충돌회피 성능 분석 122
제6장 결론 129
부록_Adaptive Neuro Fuzzy Inference System 132
1. 각 층의 연산 132
2. 학습 알고리즘의 계산 134
참고문헌 138
저자 약력 및 연구 이력 147
Table 1.1. Level of autonomy for MASS 17
Table 1.2. Status by collision accident causes 19
Table 2.1. Different safety criterion of each ship domain 34
Table 2.2. Navigational collision risk level 39
Table 2.3. Inference table of CRI 42
Table 2.4. Comparison of collision risk assessment methods 49
Table 2.5. Comparison of route generation methods 60
Table 3.1. Definition of collision avoidance action by each level 67
Table 3.2. Status by collision accident according to first recognition.... 68
Table 3.3. Range of relative distance, ship domain, and CRI by level 71
Table 3.4. VCD with changing nm 74
Table 3.5. Components of the fuzzy inference rule for FIS-NC 76
Table 4.1. Comparison of methods of encounter relation between ships 85
Table 4.2. Characteristics of existing methods 87
Table 4.3. Improved method of encounter relation 87
Table 4.4. Algorithm for decision of encounter relation 90
Table 4.5. Algorithm for local route generation based on CRI 99
Table 5.1. Initial information in head-on and crossing situation 101
Table 5.2. Comparison results of inferred CRI on head-on situation 104
Table 5.3. Comparison results of inferred CRI on crossing situation 107
Table 5.4. Initial condition of single encounter relations 111
Table 5.5. Taking an action for collision avoidance in case of more... 117
Table 5.6. Values of CRI and Course angle at minimum Dr[이미지참조] 118
Table 5.7. Initial condition of multiple ship for collision avoidance 120
Fig. 1.1. Flow chart of study 23
Fig. 2.1. Procedure for collision avoidance... 25
Fig. 2.2. Four stages on a collision situation 27
Fig. 2.3. Route of steering for collision avoidance in the COLREGs 28
Fig. 2.4. Boundary between the different... 30
Fig. 2.5. Development timeline of collision risk assessments 32
Fig. 2.6. Different safety criterion of ship domain 34
Fig. 2.7. Geometry collision of moving ships 35
Fig. 2.8. Inference process of FIS 40
Fig. 2.9. Fuzzy membership function of DCPA/L[이미지참조] 41
Fig. 2.10. Fuzzy membership function of TCPA/(L/V)[이미지참조] 41
Fig. 2.11. Fuzzy membership function of VCD 43
Fig. 2.12. Development timeline of route generation methods... 51
Fig. 2.13. Collision avoidance based on A* search[이미지참조] 53
Fig. 2.14. Velocity obstacle 56
Fig. 3.1. Ship domain with elliptical dimensions 62
Fig. 3.2. Procedure for establishment of FIS-NC... 66
Fig. 3.3. Overlapping situation of ship domain... 71
Fig. 3.4. Ship trajectory at mokpo sea area 72
Fig. 3.5. Ship near-collision trajectory 73
Fig. 3.6. Structure of ANFIS for FIS-NC 76
Fig. 3.7. Validation and test performance for FIS-NC via ANFIS 77
Fig. 3.8. Fuzzy membership function of DCPA for FIS-NC[이미지참조] 78
Fig. 3.9. Fuzzy membership function of TCPA for FIS-NC[이미지참조] 78
Fig. 3.10. Fuzzy membership function of VCD for FIS-NC 79
Fig. 3.11. Fuzzy membership function of Dr for FIS-NC[이미지참조] 79
Fig. 4.1. Relative bearing and encounter angle 88
Fig. 4.2. Decision of encounter relations 89
Fig. 4.3. VO using rot in each encounter relations[이미지참조] 92
Fig. 4.4. Comparison of rot size and...[이미지참조] 93
Fig. 4.5. VO using elliptical ship domain... 94
Fig. 4.6. The model of situation awareness in decision making 95
Fig. 4.7. Procedure for local route generation based on CRI 97
Fig. 5.1. Occurred area of near-collision 101
Fig. 5.2. Head-on situation between MASS and TS 103
Fig. 5.3. Crossing situation between MASS and TS 106
Fig. 5.4. Comparison results of inferred CRI according to time 108
Fig. 5.5. Head-on situation 113
Fig. 5.6. Crossing situation(give-way) 114
Fig. 5.7. Crossing situation(stand-on) 115
Fig. 5.8. Overtaking 116
Fig. 5.9. Collision avoidance based on SDVO+FIS-NC... 121
Fig. 5.10. Comparison results of collision avoidance in head-on 124
Fig. 5.11. Comparison results of collision avoidance... 125
Fig. 5.12. Comparison results of collision avoidance... 126
Fig. 5.13. Comparison results of collision avoidance in overtaking 127
Fig. 5.14. Results of collision avoidance in multiple encounter relation 128