해양환경안전학회지 Vol.25 No.2 (p.169-177)

|Research Paper|
선박 충돌 방지를 위한 분산 확률 탐색 알고리즘의 분석

Analysis of a Distributed Stochastic Search Algorithm for Ship Collision Avoidance
키워드 :
분산 확률 탐색 알고리즘,충돌 피항,선박의 의도,분산 시스템,다수의 선박이 조우하는 경우,Distributed stochastic search algorithm,Collision avoidance,Intention of ship,Distributed system,Multiple-ship situations

목차

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 관련 연구
3. 분산 확률 탐색 알고리즘
4. 실험 방법
  4.1 비용계산
  4.2 항행거리
  4.3 메시지 교환 횟수
  4.4 충돌 횟수
5. 분산 확률 탐색 알고리즘의 실험
  5.1 5척의 선박이 조우할 경우
  5.2 12척의 선박이 조우할 경우
6. 결 론
References

초록

다수의 선박이 조우하였을 경우, 충돌 피항을 위해 상대 선박의 의도를 파악하는 것은 매우 중요한 문제이다. 또한 다수의 선박의 의도를 동시에 고려하여 충돌 피항 계획을 세우는 것은 항해사에게 큰 부담이 될 수 있다. 이를 위해 분산 알고리즘이 제안 되었다. 분산 알고리즘은 각각의 선박이 다수의 상대 선박과 정보 교환을 통해 안전한 코스를 탐색할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 분산 알고리즘의 하나인 분산 확률 탐색 알고리즘을 선박 충돌 피항에 적용하였다. 분산 확률 탐색 알고리즘에서 선박은 비용 감소가 가장 큰 코스와 기존의 코스를 확률과 제한 조건에 따라 선택한다. 분산 확률 탐색 알고리즘은 확률과 제한 조건에 따라 다섯 가지 종류로 나눠진다. 본 논문에서는 다섯 가지 종류의 분산 확률 탐색 알고리즘을 선박 충돌 피항을 위해 적용하였으며 선박 충돌 피항에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 어떠한 분산 확률 탐색 알고리즘이 충돌 피항에 적합한지를 실험하였다. 실험 결과 다섯 가지 버전의 분산 확률 탐색 알고리즘에서 A와 B방식이 효과적으로 선박 충돌 피항을 수행하였다. 본 알고리즘은 분산 시스템 환경에서 선박 충돌 방지를 위해 적용 가능할 거라 기대된다.
It is very important to understand the intention of a target ship to prevent collisions in multiple-ship situations. However, considering the intentions of a large number of ships at the same time is a great burden for the officer who must establish a collision avoidance plan. With a distributed algorithm, a ship can exchange information with a large number of target ships and search for a safe course. In this paper, I have applied a Distributed Stochastic Search Algorithm (DSSA), a distributed algorithm, for ship collision avoidance. A ship chooses the course that offers the greatest cost reduction or keeps its current course according to probability and constraints. DSSA is divided into five types according to the probability and constraints mentioned. In this paper, the five types of DSSA are applied for ship collision avoidance, and the effects on ship collision avoidance are analyzed. In addition, I have investigated which DSSA type is most suitable for collision avoidance. The experimental results show that the DSSA-A and B schemes offered effective ship collision avoidance. This algorithm is expected to be applicable for ship collision avoidance in a distributed system.