표제지
목차
Abstract 9
제1장 서론 13
1.1. 연구의 배경 13
1.2. 연구의 목적 및 방법 15
1.3. 연구의 범위 17
제2장 선행 연구의 고찰 19
2.1. 선행 연구의 주요 내용 19
2.2. 선행 연구와의 비교분석 23
제3장 스펙트럼 군집화와 재귀 신경망을 이용한 항적 예측 26
3.1. 개요 26
3.2. 데이터 전처리 27
3.3. 항적 군집화 28
3.3.1. 스펙트럼 군집화 방법과 적용 28
3.3.2. 매개변수 추정 32
3.3.3. 항적 군집화 결과 33
3.4. 재귀 신경망을 이용한 항적 예측 36
3.4.1. 재귀 신경망 36
3.4.2. 항적 예측 모델 구축 41
3.4.3. 항적 예측 결과 43
3.5. 소결론 46
제4장 RVM을 이용한 선박충돌위험도 추정 48
4.1. 개요 48
4.2. 데이터 전처리 49
4.3. FCE를 이용한 선박충돌위험도 관측 51
4.4. 선박충돌위험도 추정 55
4.4.1. SVM 회귀모델 55
4.4.2. RVM 회귀모델 58
4.4.3. 모델 구축 60
4.4.4. 매개변수 추정 61
4.5. 충돌위험도 추정 결과 및 검증 64
4.5.1. 충돌위험도 추정 결과 64
4.5.2. 모델 검증 65
4.6. 소결론 71
제5장 선박의 최적 피항경로 탐색 73
5.1. 개요 73
5.2. 제약요건 분석 74
5.2.1. COLREGs 항법 준수 74
5.2.2. 계획경로 추종 77
5.3. 최적 피항경로 탐색 79
5.3.1. 선박의 항적 예측 79
5.3.2. 목적함수 설정 81
5.3.3. PSO 알고리즘 83
5.4. 실험 및 분석 85
5.4.1. 개요 85
5.4.2. 마주치는 상황 86
5.4.3. 횡단 상황 89
5.4.4. 추월 상황 92
5.5. 소결론 94
제6장 결론 및 향후 연구과제 97
6.1. 결론 97
6.2. 향후 연구과제 99
6.3. 기대 효과 100
부록 101
참고문헌 102
Table 1. Summary of literature on the ship trajectory prediction 19
Table 2. Summary of literature on the estimation of ship collision risk 21
Table 3. Summary of literature on collision avoidance and path finding 22
Table 4. Result of ship trajectory clustering 34
Table 5. Classification of ship trajectory pattern 36
Table 6. Final data set for LSTM and GRU model 42
Table 7. Results comparison between LSTM and GRU 46
Table 8. Final data set for SVM and RVM model 51
Table 9. Results of estimation of collision risk by SVM and RVM 65
Table 10. AIS data for the model validation 67
Table 11. RVM model for the model validation 69
Table 12. Steering and sailing rules for each encounter situation 75
Table 13. Results of LSTM model for trajectory prediction 79
Table 14. Results of CRI estimation model by RVM 81
Table 15. Results of selection of trajectories for target ships 86
Table 16. Detailed description of simulation in head-on situation 88
Table 17. Detailed description of simulation in crossing situation 90
Table 18. Detailed description of simulation in overtaking 92
Figure 1. Status of cause of collision accident in last 5 years 14
Figure 2. Detailed objectives and processes 16
Figure 3. Scope of sea area 17
Figure 4. Flowchart of ship's trajectory prediction 27
Figure 5. Histogram of LCSS distance for ship trajectory data 33
Figure 6. Results of ship's trajectory clustering by spectral clustering 35
Figure 7. LSTM model 37
Figure 8. GRU model 39
Figure 9. Results of ship's trajectory prediction using LSTM and GRU 45
Figure 10. Flowchart of the CRI estimation 49
Figure 11. Parameter estimation of RVM and SVM 64
Figure 12. Flowchart of Lenart's algorithm for detection of collision risk 66
Figure 13. Alarm region of collision risk in the head-on situation 68
Figure 14. Alarm region of collision risk in the crossing situation 68
Figure 15. Results of the CRI estimation in the head-on situation 70
Figure 16. Results of the CRI estimation in the crossing situation 71
Figure 17. Flowchart of ship's collision avoidance 74
Figure 18. Distinction standard of encounter situation 76
Figure 19. Geometry of LOS guidance 78
Figure 20. Geometry of PSO algorism 84
Figure 21. Results of simulation in head-on situation 89
Figure 22. Results of simulation in crossing situation 91
Figure 23. Results of simulation in overtaking 94