Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Expert System for Evaluation and Visualization of the Parameters of the Marine Traffic Safety

https://doi.org/10.17587/mau.18.127-134

Abstract

The topic of the paper is the problem of marine traffic control. A model of a relative motion of two vessels is considered. Marine traffic control is an exceptionally large scientific and technical challenge. In practice, such control is implemented by the onshore vessel traffic systems (VTSs), i.e., by specialized companies, whose main task is to prevent dangerous situations, such as ship collisions. Estimation of the parameters of the path of the motion of each vessel (coordinates, velocity, etc.) and their extrapolation are the methodological basis for recognition of the dangerously close approach of vessels. If the vessels are identified to be approaching each other dangerously, the traffic control system generates an alarm and recommendations to modify their motion paths. The control decision, which ensures the traffic safety, depends on a number of factors: the velocity of the vessels, the distance between them, their size, maneuverability, and the characteristics of their paths. The prediction of the shipping traffic always has an element of uncertainty, which requires a formalization of the verbal concept of a "dangerous situation" with the identification of different danger levels such as "very dangerous," "dangerous," and "safe." The danger levels are determined on the basis of the experience and navigation practice. This approach allows the ship driver and the coastal VTS operator to control their actions: to make different types of decisions in the situations with different danger levels and, thereby, to reduce the degree of uncertainty in making specific decisions. This paper is devoted to the study of a collision avoidance system for ships, which makes it possible to detect dangerous situations and estimate the danger level by a continuous value using the ideas of the fuzzy logic systems. The paper introduces a new approach to displaying information on targets. The proposed display visualizes three types of information: targets' motion parameters (typical for target tracking), combinations of the own course and speed, of colliding with those targets (typical for Collision Threat Parameters Area display by Mitrofanov and Degree, Lefevre model) and combinations of the own course and speed, which in this case are not compliant with the fuzzy logic risk assessment systems (based on the ships' motion parameters). A superposition of the last two types of data enables a navigator to quickly choose a collision avoidance maneuver, which would be sufficient. Additionally, the displayed data may be filtered on the basis of the remaining Time To Collision (TTC), so that the navigators can concentrate on the direct threats. The paper includes a description of the proposed visualization technique, as well as examples of the visualized data for some encounter situations in Nakhodka Bay.

About the Authors

V. M. Grinyak
Far Eastern Federal University
Russian Federation


O. A. Goroshko
Vladivostok State University of Economics and Service
Russian Federation


A. S. Devyatisilny
Institute of Automation and Control Processes, FEBRAS
Russian Federation


References

1. Tam Ch. K., Bucknall R., Greig A. Review of collision avoidance and path planning methods for ships in close range encounters // Journal of Navigation. 2009. Vol. 62, N. 3. P. 455-476.

2. Акмайкин Д. А., Хоменко Д. Б. Совместное определение параметров цели с помощью судовой РЛС и транспондера АИС // Эксплуатация морского транспорта. 2010. № 4. С. 48-51.

3. Сметанин С. И., Игнатюк В. А., Евстифеев А. А. Способ реализации программной веб-части системы спутникового мониторинга // Информационные технологии. 2015. Т. 21, № 6. С. (in Russian).448-455.

4. Huges С. T. When is a VTS is not a VTS // Journal of Navigation. 2009. Vol. 62, N. 3. P. 439-442.

5. Малеев П. И., Леденев Н. И. Особенности, состояние и перспективы развития e-навигации морских объектов // Навигация и гидрография. 2012. № 33. С. 16-20.

6. Degre T., Lefevre X. A collision avoidance system // Journal of Navigation. 1981. Vol. 34. P. 294-302.

7. Mitrofanov O. An anti-collision indicator // Journal of Navigation. 1968. Vol. 21. P. 163-170.

8. Гриняк В. М., Девятисильный А. С. Прогнозирование опасных ситуаций при управлении движением на море // Известия РАН. Теория и системы управления. 2004. № 3. С. 127-136.

9. Гриняк В. М., Девятисильный А. С. Система экспертного оценивания состояния навигационной безопасности морской акватории на основе нейро-нечеткой сети // Проблемы управления. 2015. № 4. С. 58-65.

10. Гриняк В. М., Девятисильный А. С. Нечеткая система распознавания опасного сближения судов на морских акваториях // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 11. С. 36-42.

11. Szlapczynski R., Szlapczynska J. A target information display for visualising collision avoidance manoeuvres in various visibility conditions // Journal of Navigation. 2015. Vol. 68. P. 1041-1055.

12. Бурмака А. И. Стратегия расхождения судов в ситуации чрезмерного сближения // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2014. № 1. С. 20-22.

13. Дорожко В. М., Лебедева А. Н. Экспертные представления об основных ситуационных моделях коллективного движения судов // Проблемы управления. 2006. № 4. С. 43-49.

14. Девятисильный А. С., Дорожко В. М., Гриняк В. М. Информационно-технологические аспекты обеспечения безопасности движения на морских акваториях // Научно-техническая информация. Сер. 2: Информационные процессы и системы. 2003. № 7. С. 11-14.

15. Коноплев М. А. Применение аппарата нечеткой логики для определения уровня опасности столкновения // Эксплуатация морского транспорта. 2009. № 2. С. 34-39.

16. Бобырь М. В. Влияние числа правил на обучение нечетко-логической системы // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 11. С. 28-35.

17. Лелеков С. Г., Лях А. М. Нечеткий вывод в адаптивных таксономических экспертных системах // Информационные технологии. 2015. Т. 21, № 12. С. 890-895.

18. Головченко Б. С., Гриняк В. М. Информационная система сбора данных трафика морской акватории // Научно-техническая информация. Сер. 2: Информационные процессы и системы. 2014. № 8. С. 24-28.


Review

For citations:


Grinyak V.M., Goroshko O.A., Devyatisilny A.S. Expert System for Evaluation and Visualization of the Parameters of the Marine Traffic Safety. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(2):127-134. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.127-134

Views: 498


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)