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선박 간 충돌 방지를 위한 분산 확률 탐색 알고리즘의 비용 함수에 관한 연구
A Study on Cost Function of Distributed Stochastic Search Algorithm for Ship Collision Avoidance 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.25 no.2, 2019년, pp.178 - 188  

김동균 (고베대학교 해사과학대학원)

초록
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충돌 피항 동작은 선박 간 끊임없이 영향을 주고받는다. 특히 다수의 선박이 조우하는 경우, 상대 선박의 피항 의도를 파악하고 서로에게 얼마나 영향을 미치는 지를 파악하는 것은 어려운 일이다. 이를 위해 분산 확률 탐색 알고리즘이 제안되었다. 분산 확률 탐색 알고리즘은 이웃 선박과 반복적인 메시지 교환을 통해 비용을 가장 크게 낮출 수 있는 코스를 탐색 후 확률과 제한 조건에 따라 기존의 코스를 유지할지 아니면 새로운 코스를 선택할지를 결정한다. 그러나 분산 확률 탐색 알고리즘에 사용된 파라미터가 충돌 피항에 어떠한 영향을 미치는지 증명되지 않았다. 본 논문에서는 분산 확률 탐색 알고리즘의 파라미터와 가중치가 충돌 피항에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 또한 타선과의 피항 거리를 조절하기 위한 충격 흡수 영역을 소개한다. 실험 방법은 두 선박이 조우할 수 있는 세 가지 상황, 즉 정면에서 조우하는 상황, 횡단하는 상황, 추월하는 상황에 파라미터와 가중치의 변수들을 조합하여 실험을 진행하였다. 각 상황 당 8,000회, 총 24,000회의 실험이 진행되었다. 실험 결과 모든 실험에서 한 건의 충돌도 발생하지 않았다. 선박이 목적지에 큰 가중치를 줄 경우, 즉 이기적인 행동을 할 경우, 비용은 증가함을 보였다. 타선의 움직임을 더 길게 예측할수록 항행 거리, 메시지 교환 횟수는 작아지는 경향을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

When using a distributed system, it is very important to know the intention of a target ship in order to prevent collisions. The action taken by a certain ship for collision avoidance and the action of the target ship it intends to avoid influence each other. However, it is difficult to establish a ...

주제어

#비용함수   #충격 흡수 영역   #분산 확률 탐색 알고리즘   #충돌 피항   #메시지 교환  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안전영역 등의 충돌 위험도를 계산하는 기존 연구의 한계는 무엇인가? 그러나 위에 제시된 방법에서 타선은 본선의 움직임의 변화에 대응하고 있지 않다. 즉 타선은 실험 초기의 설정대로만 움직이며 본선과 충돌 위험이 존재하더라도 피항 동작을 취하지 않는다. 왜냐하면 기존의 연구에서 대부분의 경우 본선을 피항선으로 설정 후 본선의 피항 동작에만 초점을 맞추었기 때문이다. 또한 본선보다 타선이 미리 피항 동작을 취할 경우, 본선은 피항을 할 필요가 없으며 기타 다양한 조우 환경에 대해 타선이 어떻게 반응해야 하는지에 대한 구체적인 방법을 제시하는데 어려움이 있기 때문이다.
QLM이란 무엇인가? 1(b)와 같이 다수의 선박이 조우할경우, 본선은 상대 선박과 메시지 교환을 통해 안전한 코스를 탐색하지만 충돌 피항 과정에서 유사최솟값(Quasi-Local Minimum, QLM)이 발생할 경우가 있다. QLM 이란 충돌의 위험이 있는 상황에서 현재 선택된 코스보다 다른 코스의 비용이 더 커서 현재 코스를 유지할 수밖에 없는 상황을 의미한다. 이를 해결하기 위해 타부 탐색 알고리즘(Tabu Search)(Glover, 1989)을 이용한 분산 타부 탐색 알고리즘(DistributedTabu Search Algorithm, DTSA)(Kim et al.
충돌 위험도 측정 시 필요한 것은 무엇인가? , 2016; Xu and Wang,2014). 충돌 위험도는 충돌 발생 확률과 인과확률의 곱에 의해 계산되며 이러한 경우 해양 사고의 통계에 의존하며 많은 데이터와 인력이 요구된다. 미시적인 관점으로는 선박 간 직접적인 충돌을 방지하기 위해 충돌 위험도를 계산하는 방법이 제시되고 있으며 안전영역(Hanse et al.
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참고문헌 (23)

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