선박의 충돌회피동작의 전 단계로서 위험영역을 설정하고, 이 영역을 기준으로 위험영역과 안전영역을 경계지우기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 본 연구는 가변 위험영역을 설정하기 위하여 시간의 함수로서 주어진 접근 파라미터 분석을 통하여 적절한 충돌회피 동작을 위 한 필요한 목적함수를 제시하는데 목적이 있다. 종래의 연구방법들이 가질 수 있는 DCPA 및 TCPA에 기반을 둔 위험영역의 설정 및 충돌회피 의 설정법이 가질 수 있는 문제점의 보완은 실 환경에 적용 가능한 충돌회피 알고리즘 개발의 토대를 이룬다. 단순한 DCPA 및 TCPA에 따른 충돌회피 동작의 판단은 주어진 항해상황에 적정하지 못 할 수 있다.

해상교통시스템은 국내의 경제 활동을 촉진하고 국가 간의 운송에 많은 역할을 담당하고 있다. 해상교통시스템의 가능이 유지되고 더욱 발전하기 위해서는 해상에서의 선박교통흐름에 대한 정확한 이해가 필요하다. 지금까지의 해상교통에 대한 연구는 일정기간의 선박 입출항 데이터를 기초로 한 통계적인 분석이 주로 수행되어 왔다. 본 연구에서는 피항판단평가함수에 의하여 자동 피항이 이루어지는 선박교통흐름을 재현하였다. 모델 구축을 위하여 상대선박의 동작에 따른 본선의 피항판단영역의 설정과 피항판단평가의 함수를 고려한 충돌회피 알고리즘을 구성하였다. 또한 선형구성, 속력 및 발생시간간격 등을 고려하여 다수 선박군내에서의 흐름을 재현하는 통합프로그램을 구축하였고, 시뮬레이션을 실시하여 선박 발생 및 그 피항 관계를 검증하였다.

선박의 충돌회피조선에 있어서 조종성능은 중요한 요소이다. 일반적으로 사용되는 조종성능은 심수역을 대상으로 작성되며, 천수역을 항주하는 선박의 조종성은 일반적으로 선회성은 저하되고 침로안정성 또는 추종성은 향상된다. 이러한 선회성의 변화는 충돌회피에 있어 위험을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 천수역의 조종성능을 반영함과 동시에 충돌위험정도를 쉽게 파악할 수 있도록 하기 위한 가변안전경계영역의 새로운 적용기법을 제시하였다. 수학적 수치시뮬레이션 검증을 통하여 새롭게 제안된 기법의 유용성을 확인하였다. 따라서 선박충돌위험에 대한 충분한 충돌회피 조선을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 국내 선박충돌사고는 전체 해양사고의 약 20%~34%를 차지하며, 그 구성비 또한 매년 증가하는 경향을 나타내고 있다. 따라서 본 연구는 선박충돌회피를 효과적으로 지원하기 위해, 선박충돌회피에 큰 영향을 주는 선박조종성능과 근접상황 충돌회피지원을 위해 연구된 CCAS-Model(Close Quarters ship Collision Avoidance Support Model . 근접상황 충돌회피지원모델)을 기반으로 한 선박충돌회피지원 프로그램 개발을 목적으로 수행 되었다. 이 프로그램은 선박의 다양한 조우상황을 비교하고, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도 유지에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 나타냄으로써 근접상황에서도 신속한 피항동작의 검토 및 결정을 가능케 하며 효과적인 충돌회피 조선을 지원할 것이다.

The Steering and Sailing Rules of International Regulation for Preventing Collisions at Sea now in use direct actions to avoid collision when two power-driven vessels are meeting on reciprocal or nearly reciprocal courses so as to involve risk of collision. But these rules do not refer to the minimum relative distances and safety relative distances between two vessels when they should take such actions.In this paper the ship's collision avoiding actions being analyzed from a viewpoint of ship motions, the mathematical formulas to calculate such relative distances necessary for taking actions to avoid collision were worked out. The values of maneuvering indices being figured out through experiments of 20 actual ships of small, medium, large and mammoth size and applied to calculating formulas, the minimum relative distances and safety relative distances were calculated. The main results were as follows. 1. It was confirmed that the criterion elements for collision avoiding actions in head-on situation of two vessels shall be the minimum relative distances and safety relative distances between them. 2. On the assumption that two vessels same in size and condition were approaching each other in head-on situation, the minimum relative distance of small vessel(GT : 160~650tons) was found to be about 4.7 times her own length, and those of medium (GT:2,300~4,500tons),large(GT:15,000~62,000tons) and mommoth (GT:91,000~194,000tons) vessels were found to be about 5.2 times, about 5.2 times and about 6.1 times their own lengths respectively. 3. On the assumption that two vessels same in size and condition were approaching each other in head-on situation, the safe relative distance of small vessel (GT : 160~650tons) was found to be about 6.8 times her own length, and those of medium (GT : 2,300~4,500tons), large (GT: 15,000~62,000tons) and mammoth (GT : 91,000~194,000tons) vessels were found to be about 9.0 times, about 6.3 times, and about 8.0 times their own lengths respectively. 4. It is considered to be helpful for the safety of ship handling that the sufficient safe relative distances for every vessels shall be more than about 12~14 times which are 2 times minimum relative distance, their own length on above assumption.

현행 국제해상충돌예방규칙에서는 침로와 속력을 유지할 의무가 있는 피추월선인 유지선, 어로에 종사중인 유지선, 횡단상태의 유지선 등의 유지선이 피항선과 아주 가까이 접근하여 피항선의 피항동작만으로 충돌을 피할 수 없을 때는 급박한 위험을 피하기 위한 조치로서 유지선의 충돌을 피하기 위한 최선의 협력동작에 관하여 규정하고 있으나, 이 규칙에서는 두 선박이 어느 정도의 거리로 접근하였을 때 유지선이 협력동작을 취하여야 하는지 안전한계의 피항개시거리에 대해서는 전혀 언급되지 않고 있다. 그러므로, 본 논문에서는 유지선의 최선의 협력동작을 취할 시점의 기준이 되는 최소피항개시거리를 선체운동학적인 관점에서 해석.연구하고, 실선시험에서 구한 11척의 소형, 중형, 대형 및 초대형 선박의 조종성능수를 이용하여 최소피항개시거리를 산출하고, 이를 검토.고찰하였다. 이 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 소형선, 중형선, 대형선 및 초대형선을 막론하고 어느 선박에서나 유지선이 취하여야 할 최소피항개시거리가 가장 큰 경우는 양 선박이 조우하는 침로교각이 90˚이며, 90˚와 90˚부근의 각도(70~90˚)에서 충돌의 위험이 가장 높다. 2. 침로교각이 90˚인 경우에 유지선이 취하여야 할 최소피항개시거리는 소형선(160~650톤급 선박)에서는 그 선박 길이의 약 6.8배 이상, 중형선(2,300~3,500톤급 선박)에서는 약 9.0배 이상, 대형선(22,000~62,000톤급 선박)에서는 약 5.4배 이상, 초대형선(91,000~139,000톤급 선박)에서는 약 6.8배 이상이 되어야 한다. 3. 소형선, 중형선, 대형선 및 조대형선을 막론하고 어느 선박에서나 침로교각이 90˚부근의 각도(70~90˚)에서 유지선이 취하여야 할 안전피항개시거리는 그 선박 길이의 9배 이상이 되어야 한다. 4. 소형선, 중형선, 대형선, 및 초대형선을 막론하고, 어느 선박에서나 침로교각이 크게 둔각인 경우에는 적은 예각인 경우보다 충돌의 위험이 더 크므로 더 큰 거리를 두고 피항동작에 들어가야 한다. 5. 유지선과 피항선간에 유지선이 급박한 위험을 피하기 위하여 침로만으로 최선의 협력동작을 취하는 경우 본 논문에서 계산한 각 침로교각에 대한 최소피항개시거리와 안전피항개시거리을 미리 염두해 두고 피항조선을 하게 되면, 감각에 의한 조선방법으로 야기되는 충돌해난사고를 지양 할 수 있으리라 사료된다.

This paper presents a robot simulator which can automatically generate a smooth collision free path. This simulator has the characterstisc of the object - oriented programming which is coded in Borland C+ +. Using General Inverse Algorithm, the inverse kinematics solutions of any kind of robots can be found generally. This simulator also uses Bezier Functions for the description of a smooth collision - free path. In addition, GUI(Graphic User Interface)technique is employed for user's convenience.

Mankind has been using ships for more than 5,000 years and has developed a range of related technologies. However, despite such a long history, compared to aircraft with a history of approximately one century, the pace of progress has been markedly slow. Even though technological progress of ships or the installation of various navigation equipment have been achieved, seaborne collisions have occurred quite frequently. This study analyzed the TCAS( Traffic Collision Avoidance System) that has contributed to the prevention of collisions with other transport methods including aircraft to suggest a collision avoidance system that can be deployed for ships. To apply the technologies applied to aircraft that move in 3D to ships that move in 2D, the difference in the operational environment between the two modes was analyzed to identify elements that need to be applied to ships. The suggested display of data on the collision prevention system is one that manipulates the augmented reality display device used in automobiles that over the past few years has undergone rapid development. Based on the presentation of technological elements that need to be considered when adopting the SCAS or the Seaborne Collision Avoidance System as suggested in this study, the authors hope to contribute to the prevention of collisions.

항해 중인 함정은 늘 충돌 가능성이 존재하지만 충돌회피를 위한 명확한 기동지침은 없고 함교 당직사관의 직관적 판단에 의존하 는 경향이 있다. 본 연구에서는 항해 중인 함정이 방위끌림이 없는 장애물을 조우하는 상황에서 함교 당직사관을 대상으로 언제 어떻게 충돌 을 회피하는지 설문조사를 실시하였다. 설문 결과를 활용하여 방위끌림이 없는 장애물 조우 상황, 주·야간 충돌 회피 방법을 분석하였다. 조함이 까다로운 지역은 평택, 목포 순이었고, 주로 협수로 내에서 발생하였다. 빈도는 4시간 항해 시 평균 1회 정도로 나타났으며, 1:1 조우 상황보다 다수 선박 조우가 많았다. 충돌침로 확인 시 전자해도보다 육안 확인 결과를 더 신뢰하였고, 충돌회피 고려 요소로 최단 접근거리, 최단 접근시간을 우선시하였다. 피항의무선과 침로유지선의 충돌회피 기동상 특별한 차이는 없었지만 주·야간 시 최단 접근거리의 차이는 존재 했다. 충돌회피 시대부분의 항해사들은 변침·변속을 함께 사용하는 것을 선호하며 타각 10~15°, 변속 ±5knots, 변침침로는 타함 함미 정방향에서 함미 가중치를 두었다. 이러한 결과들은 승조원들에게 부임 함정의 충돌 회피 기준을 제공하는데 도움이 될 것이며 나아가 AI, 빅데이터 기반의 무인함정 충돌회피 알고리즘 개발에도 적용될 것이다.

The concept of the satellite formation flight is area where it is actively study with expandability and safety compare to existing satellite. For execution of duty with more safety issue, it needs to consider hot topic of space debris for operation of formation flight. In this paper, it suggests heuristic algorithm to have avoidance maneuver for space debris towards operating flight formation. Indeed it covers, using common software, operating simulation to nearest space environment and not only to have goal of avoidance but also minimizing the usage of fuel and finding optimization for maximizing cycle of formation flight. For improvement on convergence speed of existing heuristic algorithm, it substitute to hybrid heuristic algorithm, PSOGSA, and the result of simulation, it represents the satisfaction of minimum range for successful avoidance maneuver and compare to not using avoidance maneuver, it keeps more than three times of formation maintenance performance. From these, it is meaningful results of showing several success goals like simple avoidance collision and fuel usage and decreasing number of times of maintaining formation maneuver.

A collision-free formation reconfiguration trajectory subject to the linearized Hill’s dynamics of relative motion is analytically developed by extending an algorithm for gravity-free space. Based on the initial solution without collision avoidance constraints, the final solution to minimize the designated performance index and avoid collision is found, based on a gradient method. Simple simulations confirm that satellites reconfigure their positions along the safe trajectories, while trying to spend minimum energies. The algorithm is applicable to wide range of formation flying under the Hill’s dynamics.

In this paper, the authors introduced a new approach to find the optimal collision avoidance maneuver considering multi threatening objects within short period, while satisfying constraints on the fuel limit and the acceptable collision probability. A preliminary effort in applying a genetic algorithm (GA) to those kinds of problems has also been demon\-strated through a simulation study with a simple case problem and various fitness functions. And then, GA is applied to the complex case problem including multi-threatening objects. Two distinct collision avoidance maneuvers are dealt with: the first is in-track direction of collision avoidance maneuver. The second considers radial, in-track, cross-track direction maneuver. The results show that the first case violates the collision probability threshold, while the second case does not violate the threshold with satisfaction of all conditions. Various factors for analyzing and planning the optimal collision avoidance maneuver are also presented.

The studies on automatic ship collision avoidance system, which have been carried out in the last 10 years, are facing on new situation due to newly developed high technology such as computer and other information system. It was almost impossible to make it used in real navigation field 3-4 years ago because of the absence of any tool to give other ship's information, however recently developed technology suggests new possibility. This study is carried out to develop the automatic ship collision avoidance support system which considers ship's manoeuvrability into it's collision avoidance algorithm. One of the important part in ship collision avoidance system is collision decision module which can calculate collision risk with other ships and act properly to avoid the situation. Many of previous researches are using present ship's dynamic data such as present speed, position and course to calculate collision risk. However when a ship commences avoidance action, the real situation is quite different with one that has been estimated by the ship's initial data due to the ship's manoeuvring characteristic. Therefore it is better to take into account ship's manoeuvring characteristic from the stage of collision decision in ship collision avoidance system. In this study, these effects are included in the developed system. The proposed system are verified its usefulness in numerical simulation environments.

As a method to reduce collision accidents of ships at sea, this paper suggests an expert system for collision avoidance and navigation (hereafter "ESCAN"). The ESCAN is designed and developed by using the theory and technology of expert system and based on the information provided by AIS and RADAR/ARPA system. In this paper the ESCAN is composed of four(4) components; Facts/Data Base in charge of preserving data from navigational equipment, Knowledge Base storing production rules of the ESCAN, Inference Engine deciding which rules are satisfied by facts or objects, User System Interface for communication between users and ESCAN. The ESCAN has the function of real--time analysis and judgment of various encountering situations between own ship and targets, and is to provide navigators with appropriate plans of collision avoidance and additional advice and recommendation This paper, as a basic study, is to introduce the basic design and function of ESCAN.

본 연구에서는 만타형 수중운동체의 수평 및 수직 방향에 대한 자동제어 및 충돌회피 시스템을 확립하였다. PID 제어이론, 퍼지 추론 등이 적용되었으며, 시뮬레이션에 사용된 6자유도 운동 방정식은 이론계산과 구속모형 시험에 의하여 확립하였다. PID제어에 의한 심도제어 결과가 제시되었으며, UUV의 충돌 위험도는 가상 소나 시스템을 이용한 퍼지 추론으로 추정하였다. 이를 이용하여 만타형 수중운동체의 심도제어 시스템 및 충돌회피 시뮬레이션 시스템이 개발되었다.

We have proposed modeling methods of mariners' standard behavior for collision avoidance by analyzing mariners' recognition process in a previous study. As a subsequent study, the aim of this study is to build a model of mariners' execution process which is one of six processes in the condition of collision avoidance. In this study, thus, the structure of mariners' information processing on the process of taking avoiding actions is described and the relation between mariners' behavior and necessary factors in the process is analyzed. And then we have built a model of mariners' standard behavior for execution process based on the characteristics of mariners in ship-handling, which are obtained from the international collaborative research on human factors. It is tried to define the contents of execution process based on the standard behavior of mariners for collision avoidance and to formulate information processing of mariners.

The safety degree of navigation for collision avoidance is closely related with the combination between mariner's behavior and navigational environment. The condition of navigational environment is mainly decided by navigable waters, ship traffic, rule of road, sea state, weather and so on. Especially, the condition of navigable waters and ship traffic in navigational environment are ones of the important factors to attain safe navigation when mariners are underway and crossing, head on or overtaking situation. Thus this paper is to analyze the characteristics of mariner's behavior for collision avoidance caused by ship traffic and navigable waters by analyzing the contents of questionnaire and the results of international collaborative research. As a result, it can be concluded that the density of ship traffic and the area of navigable waters affect mariner's ship handling for collision avoidance.

본 논문에서는 선박충돌사고의 주요한 원인이 되는 인적운항과실의 감소 및 효과적인 선박충돌회피를 지원하기 위해 새로이 제안된 '속력을 고려한 선박충돌회피지원 모델'을 기반으로 한 선박충돌회피지원 프로그램 개발에 관하여 연구하였다. 이 프로그램은 선행 연구에서 고려되지 않은 상대선박의 속력이 고려되었으며, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 표시함으로써, 근접상황에서도 효과적인 충돌회피 조종을 지원할 것이다.

We've investigated the characteristics on mariner's behavior in the collision situation through a full-mission ship handling simulator and considered that it's necessary to model the standard avoiding behavior of mariners in order to apply the obtained results more widely and effectively. Thus we described the contents of standard avoiding behavior taken by mariners in the collision situation and established the concept of the standard model based on human factors for collision avoidance in a previous study. As a following study, this paper is to propose the method of modeling on mariners' standard behavior for collision avoidance by analyzing the contents of mariner's information processing and the related factors using regression analysis. As a result, we confirmed the influence of relating factors to avoiding behavior in mariner's deciding decisions and proposed the modeling method of mariners' standard behavior for collision avoidance with a example of recognition model.