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.

Human factors have been considered the primary reason of marine accidents. Especially, the collision between vessels is mostly mused by human behavior. However, there have not been many researches to clarify the reason of marine accidents mused by human factors quantitatively. In order to understand human factors and to enhance safe navigation systematically, using a full mission ship-handling simulator, we've investigated the characteristics of avoiding behavior taken by mariners. Further in order to apply the characteristics more widely and effectively, it's necessary to formulate the standard behavior for ship-handling in the condition of collision avoidance. Is this study, therefore, we intended to propose the concept to model the mariner's standard behavior on the handling of collision avoidance as the first step. As a result, we confirmed the contents of information processing in ship-handling that mariner's generally taking to avoid collision.

선박의 충돌회피 방법을 제시하는 관점에 있어, 두 선박의 조우각도에 따라 속력이 충분히 고려되어야 할 것이다. 하지만 선박의 충돌회피를 위해 새롭게 연구된 근접상황 선박충돌회피지원 모델의 안전경계영역(Safe-Guard Ring) 설정은 본선과 상대선박의 속력비가 약 1.7이하로 제한되어 있으므로 제한된 범위 이외의 경우에서 충돌 위험이 존재 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 두 선박이 조우하는 각도 및 속력을 고려한 안전경계영역 설정을 연구함으로써 안전한 충돌회피 조종을 위한 선박충돌회피모델을 제시하고자 한다.

Significant increase of container flows in the marine terminals requires more efficient port equipments such as logistic and transfer systems. This paper presents collision avoidance and routing approach based on dynamic programming (DP) algorithm for a linear motor based shuttle car which is considered as a new transfer system in the port terminals. Most of routing problems are focused on automatic guided vehicle (AGV) systems, but its solutions are hardly utilized for LM based shuttle cars since both are mechanically different. Our proposed DP is implemented for real-time searching of an optimal path for each shuttle car in the Agile port terminal located at California in USA.

본 연구는 근접상황 선박충돌회피지원시스템 개발을 위한 기초연구로써, 근거리 조우상황에서 항해사의 부적절한 조선으로 발생하는 선박충돌사고를 감소시키기 위한 선박충돌회피지원모델을 제시한다. 이 모델은 선박의 다양한 조우상황을 비교하고, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도 유지에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 나타냄으로써 근접상황에서도 신속한 피항동작 검토 및 결정을 가능케 하며 효과적인 충돌회피 조선을 지원할 것이다.

많은 선박사고유형 중 하나인 선박의 충돌은 운항자의 조선실수가 그 원인의 큰 비중을 차지한다. 이는 점차 대형 고속화, 교통의 폭주화가 이루어지고 있는데도 오히려 항해사의 자질 저하에서 오는 것이라 할 수 있으며 이를 보완하기 위해 나날이 발전하는 첨단기술을 바탕으로 충돌회피에 관한 자동회피제어 시스템의 개발의 필요성이 점차 대두되고 있다. 그러한 취지에서 본 연구도 충돌회피를 위한 자동제어에 관하여 연구되었다. 본 연구는 MMG 수학모델에 기반 하여, Surge-Sway-Yaw-Roll 운동방정식을 사용하였고, 충돌위험도 설정을 위하여 퍼지이론을 사용하였으며 다수선박과 연속적으로 조우하는 상황에서도 충분한 회피가 가능하게 하였다.

선박운항시스템은 첨단화 되고 있으며, 선박충돌회피시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그럼에도 선박 충돌사고율은 줄어들지 않는 실정이다. 시스템에 의한 충돌회피 조종에도 불구하고 근접거리로 충돌위험이 계속 존재한다면, 충돌위험 결정 및 판단기준에 있어서 단순히 TCPA, DCPA만의 입력변수 사용은 근접상황에서 충돌위험회피에 도움을 주지 못한다. 최근 5년간 국내 선박충돌사고 상대선 초인거리 조사에 의하면 약 45%가 2마일 이하 근거리 초인하는 것으로 분석된다. 이런 요소는 선박조종성능 특성과 행위결정을 위한 시간적 특성의 영향을 많이 받는 근접조우를 유발한다. 따라서 근접상황에서 선박충돌회피동작 결정에 관한 연구는 안전항해의 필수적인 요소라고 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 선박조종성능 특성에 따른 선회조종과 선박의 거동을 분석하여 근접상황에서 신속하고 올바른 층돌회피 조선을 지원할 수 있는 선박충돌회피지원 모델을 제시한다.

Evaluation of the quantitative risk of collision plays a key role in developing the expert system of navigation and collision avoidance. This study analysed thoroughly how to determine the threshold of avoidance sector as described in the new evaluation of collision risk, and suggested the collision risk obtained by the alteration of course and/or speed in order to pass clear qf each danger zone as the threshold of avoidance sector.

본 연구에서는, 충돌회피지원을 위한 자동제어에 관하여 새롭게 얻은 몇 가지 성과에 대하여 소개하려고 한다. 그 내용의 첫 번째는 그 동안의 기존 연구에서 해결되지 못하였던 집단 선박의 충돌 회피 이론이다. 이 이론은 선박이 무리를 지어 있는 어선 군을 만났거나, 혹은 무리를 지어 접근하는 선박군에 대한 충돌회피 동작에 유용한 알고리즘이다. 피항동작을 계산하는 단계에서 새로운 알고리즘을 적용한 모델을 적용하여 그 유용성을 설명하였다. 두 번째로는 충돌위험도 계산의 통합화 모델 제시이다. 선박의 경우 유지선, 피항선, 추월선, 피추월선 등 상대 선박과의 다양한 조우 상황에 따라, 항해사의 느끼는 위험도 그리고 피항 의무 등에 조금씩 차이가 있다. 이러한 현상을 반영하기 위하여, 충돌회피 동작에 사용하는 위험도 계산을 수행할 때, 조우상황에 따라 적절히 차별을 주는 모델을 제시하였다. 마지막으로는 이렇게 제시된 모델을 이용하여 다양한 상황에 따라 시뮬레이션을 통하여 검증해 보고, 그 유효성을 살펴보았다.

본 연구는 선박충돌회피 알고리즘에 대하여 검토하고, 이를 개선하려는 의도로 수행되었다. 선박충돌회피 알고리즘에 대한 연구는 지금까지 많이 수행되었는데, 이런 연구에서 채용하고 있는 핵심 이론을 내용에 따라 구분하면 위험도계산법과 위험지역 설정법으로 각각 나뉠 수 있다. 그 두 가지 이론은 각각의 장점과 단점을 가지고 있으며, 또한 그 한계성을 포함하고 있다. 이번 연구는 두 가지 이론의 한계점을 극복하기 위한 방안을 제시한다. 제시된 모델은 위험도 계산법을 기초로 하고 있으며, 위험도계산법에서 가장 문제시 되어온 임계값 설정 문제를 해결하기 위하여, 사용자가 항해 환경 등에 따라 적절히 그 설정값을 선택할 수 있는 기능을 제시하고 있다. 또한 두 가지 이론의 상호 관계를 규명하기 위해서 위험도 계산법의 시뮬레이션을 인용하여, 본선 주위에 위험구역을 도식해 봄으로써, 위험지역설정과 그 차이를 비교하여, 양자간의 이해를 돕는 수단으로 활용하였다. 마지막으로 위험도 계산법의 경우, 특히 TCPA, DCPA를 사용하여 위험도계산을 할 경우, 두 선박이 선미에서 너무 접근하는 문제점이 발생하는데, 이런 문제의 해결책의 하나로, 위험지역 설정법을 부분적으로 적용한 새로운 모델을 제시하고 그 효용성을 검증하였다.

Evaluating the risk of collision quantitatively plays a key role in developing the expert system of navigation and collision avoidance. This study analysed thoroughly how to determine the threshold function related to the avoidance time as described in the new evaluation of collision risk using sech function, and developed the appropriate equation as applicable.

It can be said that the relationship between the maneuvering ability of operators and the navigational environment affects the safe degree of navigation in the collision avoidance situation. In order to reduce the occurrence probability of accident and to maintain the safety, it is necessary to clarify the relationship between human behavior and navigational environment. In this study, therefore, we analyzed and discussed the relationship between the maneuvering characteristics and the safety focused on human behavior as a fundamental factor of marine accidents using ship handling simulator and questionnaire. As a result, we concluded that navigational environment changes variously and the maneuvering ability of operators also varies with the navigational environment, and the ship handling characteristics strongly affect the occurrence probability of accident.