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.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.3
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pp.259-268
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2019
Even if only two ships are encountered, a collision may occur due to the mistaken judgment of the positional relationship. In other words, if an officer does not know a target ship's intention, there is always a risk of collision. In this paper, the experiments are conducted to investigate how the intention affects the action of collision avoidance in cooperative and non-cooperative situations. In non-cooperative situation, each ship chooses a course that minimizes costs based on the current situation. That is, it always performs a selfish selection. In a cooperative situation, the information is exchanged with a target ship and a course is selected based on this information. Each ship uses the Distributed Stochastic Search Algorithm so that a next-intended course can be selected by a certain probability and determines the course. In the experimental method, four virtual ships are set up to analyze the action of collision avoidance. Then, using the actual AIS data of eight ships in the strait of Dover, I compared and analyzed the action of collision avoidance in cooperative and non-cooperative situations. As a result of the experiment, the ships showed smooth trajectories in the cooperative situation, but the ship in the non-cooperative situation made frequent big changes to avoid a collision. In the case of the experiment using four ships, there was no collision in the cooperative situation regardless of the size of the safety domain, but a collision occurred between the ships when the size of the safety domain increased in cases of non-cooperation. In the case of experiments using eight ships, it was found that there are optimal parameters for collision avoidance. Also, it was possible to grasp the variation of the sailing distance and the costs according to the combination of the parameters, and it was confirmed that the setting of the parameters can have a great influence on collision avoidance among ships.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.11
no.1
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pp.181-190
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2007
This paper presents a collision avoidance system for intelligent ship. Unlike collision avoidance system of other unmanned vehicles, the collision avoidance system for intelligent ship aims at not only deriving a reasonable and safe path to the goal but also keeping COLRECs(International Regulations for Preventing Collisions at Sea). The heuristic search based on the BK-products is adopted to achieve the general purpose of collision avoidance system; deriving a reasonable and safe path. The rule of action to avoid collision is adopted for the other necessary and sufficient condition; keeping the COLREGs. The verification of proposed collision avoidance system is performed with scenarios that represent encounter situations classified in the COLREGs, then it is compared with $A^{\ast}$ search method in view of optimality and safety. The analysis of simulation result revels that the proposed collision avoidance system is practical and effective candidate for real-time collision avoidance system of intelligent ship.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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v.31A
no.5
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pp.10-17
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1994
Two protocols inclouding the receiver collision avoidance function are proposed for high-speed optical fiber LANs with finite users. The basic idea to avoid receiver collision is the grouping of destination nodes by the number of channels and it is accomplished in the architecture with or without one separate control channel. While the protocol with a control channel requires a tunable optical transmitter, a fixed optical transmitter and two fixed optical receiver, the other protocol requires a tunable optical transmitter and one fixed optical receiver. The performance of two receiver collision avoidance protocols is computed and analyzed under various system parameters. The numerical results show that the receiver collision avoidance protocol has better performance for a small load than the protocol without receiver collision avoidance.
Park, Jung-Sun;Kobayashi, Hiroaki;Yea, Byeong-Deok
Journal of Navigation and Port Research
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v.31
no.4
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pp.281-287
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2007
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.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.2
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pp.169-177
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2019
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.
Hyeji Kim;Hyeok Kang;Seongbong Lee;Hyeongseok Kim;Dongjin Lee
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.26
no.6
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pp.427-433
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2022
Obstacle detection, collision recognition, and avoidance technologies are required the collision avoidance technology for UAVs. In this paper, considering collinear multiple static obstacle, we propose an obstacle detection algorithm using LiDAR and a collision recognition and avoidance algorithm based on CPA. Preprocessing is performed to remove the ground from the LiDAR measurement data before obstacle detection. And we detect and classify obstacles in the preprocessed data using the K-means clustering algorithm. Also, we estimate the absolute positions of detected obstacles using relative navigation and correct the estimated positions using a low-pass filter. For collision avoidance with the detected multiple static obstacle, we use a collision recognition and avoidance algorithm based on CPA. Information of obstacles to be avoided is updated using distance between each obstacle, and collision recognition and avoidance are performed through the updated obstacles information. Finally, through obstacle location estimation, collision recognition, and collision avoidance result analysis in the Gazebo simulation environment, we verified that collision avoidance is performed successfully.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.3
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pp.1031-1046
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2018
Vehicular ad hoc network (VANET) is a dedicated network to connect vehicles without any centralized administration or infrastructure. The wireless access in vehicular environments (WAVE) protocol leveraging IEEE 1609/802.11p is widely implemented for VANETs. However, in congested traffic situation, the performance of the WAVE system degrades significantly due to serious collision, especially for safety related broadcast services on the control channel (CCH) interval due to the inherent drawback of its collision avoidance mechanisms called carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA). In this paper, we propose a method that can decrease the number of frame collisions in CCH with a few modifications to the IEEE 802.11p protocol. In the paper, vehicles still employ CSMA/CA to compete for the channel access opportunity. However, by taking advantage of periodicity of synchronization interval, a two-state switching scheme introducing two new inter frame space (IFS) is proposed to reduce the number of competing vehicles substantially and as a result, the collision probability is significantly decreased. The simulation results demonstrate the superiority of the proposed method in packet collision rate.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.8B
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pp.657-666
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2008
The intersection collision avoidance service among various telematics application services is regarded as one of the most critical services with regard to safety. In such safety applications, real-time, correct transmission of service is required. In this paper, we study on efficient infrastructure architecture for intersection collision avoidance using a cooperative mechanism between vehicles and wireless infrastructure. In particular, we propose an infrastructure, called CISN (Cooperative Infrastructure associated with Sensor Networks), in which proper numbers of sensor nodes are deployed on each road, surrounding the intersection. In the proposed architecture, overall service performance is influenced by various parameters consisting of the infrastructure, such as the number of deployed sensor nodes, radio range and broadcast interval of base station, and so on. In order to test the feasibility of the CISN model in advance, and to evaluate the correctness and real-time transmission ability, an intersection sensor deployment simulator is developed. Through various simulations on several environments, we identify optimal points of some critical parameters to build the most desirable CISN.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.3
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pp.274-282
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2011
This paper is focused on dynamic modeling and control system design as well as vision based collision avoidance for multi-rotor unmanned aerial vehicles (UAVs). Multi-rotor UAVs are defined as rotary-winged UAVs with multiple rotors. These multi-rotor UAVs can be utilized in various military situations such as surveillance and reconnaissance. They can also be used for obtaining visual information from steep terrains or disaster sites. In this paper, a quad-rotor model is introduced as well as its control system, which is designed based on a proportional-integral-derivative controller and vision-based collision avoidance control system. Additionally, in order for a UAV to navigate safely in areas such as buildings and offices with a number of obstacles, there must be a collision avoidance algorithm installed in the UAV's hardware, which should include the detection of obstacles, avoidance maneuvering, etc. In this paper, the optical flow method, one of the vision-based collision avoidance techniques, is introduced, and multi-rotor UAV's collision avoidance simulations are described in various virtual environments in order to demonstrate its avoidance performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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