• 한국군사과학기술학회지
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• 제12권2호
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• pp.213-221
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• 2009

An aircraft collision accident is a disaster that causes great losses of inventories and lives. Though a collision avoidance warning function is provided automatically to pilots in the aircrafts by the enhancement of the aircraft capability, achieving fast decision-making to escape a collision situation is a complex and dangerous work for pilots. If an in-flight collision situation is controlled by the air traffic control system which monitors all airplanes in the air, it would be more efficient to prevent in-flight collisions because it can handle the emergency before the pilot's action. In this paper, we develop the collision avoidance warning function in the air traffic control system. Specifically, we design and implement the five stages of the collision avoidance function, and propose a visualization method which could effectively provide the operators with the trajectories and altitudes of the aircrafts in a collision situation. By developing an in-flight collision warning function in the air traffic control system that visualizes flight patterns through the state transition data of in-flight aircrafts on the flight path lines, it can effectively prevent in-flight collisions with traffic alerts. The developed function allows operators to effectively select and control the aircraft in a collision situation by providing the operators with the expected collision time, the relative distance, and the relative altitude while assessing the level of alert, and visualizing the alert information which includes the Attention-Warning-Alert phase via embodying the TCAS standard. With the developed function the air traffic control system could sense an in-flight collision situation before the pilot's decision-making moment.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제5권2호
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• pp.188-198
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• 2013

In constructing a collision avoidance system, it is important to determine the time for starting collision avoidance maneuver. Many researchers have attempted to formulate various indices by applying a range of techniques. Among these indices, collision risk obtained by combining Distance to the Closest Point of Approach (DCPA) and Time to the Closest Point of Approach (TCPA) information with fuzzy theory is mostly used. However, the collision risk has a limit, in that membership functions of DCPA and TCPA are empirically determined. In addition, the collision risk is not able to consider several critical collision conditions where the target ship fails to take appropriate actions. It is therefore necessary to design a new concept based on logical approaches. In this paper, a collision ratio is proposed, which is the expected ratio of unavoidable paths to total paths under suitably characterized operation conditions. Total paths are determined by considering categories such as action space and methodology of avoidance. The International Regulations for Preventing Collisions at Sea (1972) and collision avoidance rules (2001) are considered to solve the slower ship's dilemma. Different methods which are based on a constant speed model and simulated speed model are used to calculate the relative positions between own ship and target ship. In the simulated speed model, fuzzy control is applied to determination of command rudder angle. At various encounter situations, the time histories of the collision ratio based on the simulated speed model are compared with those based on the constant speed model.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1998년도 제13차 학술회의논문집
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• pp.232-237
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• 1998

This paper describes a new method for estimating time-to-collision which exhibits high tolerance to noise contained in camera images. Time to collision (TTC) is one of the most important parameters available from a camera attached to a mobile machine. TTC indirectly stands far the translation speed of the camera and is usually calculated either from successive images or optical flow by using intimate relationship between TTC and flow divergence. In most cases, however, it is not easy to get accurate optical flow, which makes it difficult to calculate TTC. In this study it is proved that if the target has a smooth surface, the average of divergence over any point-symmetric region on the image is equal to the divergence of the center of the region. It means that required divergence can be calculated by integrating optical flow vectors over a symmetric region. It is expected that in the process of the integration, accidental noise is canceled if they are independent of optical flow and the motion of the camera. Experimental results show that TTC can be estimated regardless of the surface condition. It is also shown that influence of noise is eliminated as the area of integration increases.

• 한국항해항만학회지
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• 제45권6호
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• pp.298-305
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• 2021

자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ships, MASS)의 선회특성이 충돌회피에 미치는 영향을 식별하는 것은 MASS의 충돌회피에 핵심적인 단서를 제공할 수 있다. 본 연구의 목적은 다양한 타각과 선속에 의해서 변할 수 있는 선회특성이 충돌회피에 미치는 영향을 식별하기 위한 것이다. 선회특성이 충돌회피에 미치는 영향은 전장 161 미터 선박의 수학 모델을 이용하여 선회권을 관측한 후, 네 가지 충돌조우상황에 대한 충돌회피 수치 시뮬레이션의 결과를 이용하여 분석하였다. 두 선박 사이의 최소상대거리와 최소시간을 평가 변수로 이용하여 평가한 결과, 타각은 최소상대거리의 변화에 주요한 영향을 미치고, 선박의 속력은 최소시간의 변화에 주요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 평가 방법은 MASS의 원격제어에서 충돌회피를 하나의 방법으로 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.462-469
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• 2023

본 논문은 선박이 조우하는 상황에서 충돌의 위험에 대한 판단을 지원하여 충돌사고를 예방하기 위하여 선박충돌위험성을 평가하는 방법을 제안하고자 한다. 선박의 항해는 불확실성이 다수 내포되어 있기 때문에 충돌의 위험을 평가할 때 선박충돌위험성이 가진 불확실성을 고려할 필요가 있다. 본 논문은 불확실성을 처리하고 각 상대 선박의 충돌의 위험을 실시간으로 평가하기 위하여 Dempster-Shafer 이론을 적용한다. 선박충돌위험의 평가 요인으로 DCPA(distance at closest point approach), TCPA(time to closest point approach), 상대 선박과의 거리, 상대방위, 속도비율 등이 사용되며, 각 평가 요인별 멤버쉽 함수로 계산된 기본확률배정함수(basic probability assignment)는 Dempster-Shafer 이론의 융합 규칙을 통하여 융합된다. 선박들이 실제로 조우하는 상황에서 수집된 선박자동식별장치 데이터를 사용하여 제안된 방법을 실험한 결과 평가의 적합성이 검증되었다. 선박간 조우 상황에서의 실시간으로 충돌위험성을 평가함으로써 인적오류로 인한 충돌사고를 예방할 수 있으며, 해상교통관제시스템과 자율운항선박의 충돌회피시스템에도 활용될 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권11호
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• pp.763-770
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• 2022

다수의 드론이 운용되는 환경에서 경로점이 겹칠 때 충돌이 발생할 수 있으며 이를 대비한 충돌 회피는 필수적이다. 다수의 드론이 여러 임무를 수행하는 경우 드론의 경로가 복잡하고 충돌 예상점이 너무 많아 경로계획 단계에서 충돌을 회피하는 경로를 생성하는 방법을 사용하는 것은 적합하지 않다. 본 논문에서는 일반적으로 사용하는 경로 생성 알고리즘을 통해 경로를 생성하고, 그 경로에서 속도 프로파일 최적화를 이용한 충돌 회피 방법을 제안한다. 드론의 경로 간 충돌 예상점에서 드론 사이의 안전거리를 고려하였고, 경로 구간에 속도 프로파일을 할당하도록 설계하였다. 최적화 문제는 드론 간 거리에 대한 식을 비행시간을 변수로 두어 정의하였다. 선형화와 컨벡스화를 통해 구속 조건을 구성하고, 다수 드론 운용 환경에서 SQP(Sequential Quadratic Programming)알고리즘과 컨벡스 최적화 기법의 연산시간을 비교하였다. 마지막으로 20대 드론 운용 환경에서 컨벡스 최적화를 수행한 결과가 본 연구에서 제시한 다수 드론 운용에 적합한지 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.670-678
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• 2018

선박의 통행량이 많은 연안해역은 선박들 사이에 복잡한 조우상황이 자주 발생하기 때문에 충돌사고의 가능성이 높다. 따라서 해상에서 충돌사고를 줄이기 위해서는 항해사의 국제충돌예방규칙(COLREG) 준수에 더하여 정량적인 충돌위험평가가 요구된다. 본 연구에서는 선박의 계획항로에 대한 충돌위험을 평가하기 위한 새로운 충돌위험도 평가시스템이 개발되었다. 먼저 기존의 충돌위험 평가모델들을 검토함으로써 적절한 충돌위험 평가방법이 제시되었다. 시스템은 MATLAB을 사용하여 개발되었으며 해도, 범퍼 및 평가의 세 부분으로 구성된다. 개발된 시스템은 시험을 위해 간단한 계산조건으로 시험해역에 적용되었으며, 그리고 검증을 위해 실제 계산조건으로 실제해역에 적용되었다. 그 결과 충돌위험은 자선의 길이, 항해시간 및 항로 등에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 개발된 시스템은 항해사가 출항전 최적안전항로를 선택하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권2호
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• pp.169-177
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• 2019

다수의 선박이 조우하였을 경우, 충돌 피항을 위해 상대 선박의 의도를 파악하는 것은 매우 중요한 문제이다. 또한 다수의 선박의 의도를 동시에 고려하여 충돌 피항 계획을 세우는 것은 항해사에게 큰 부담이 될 수 있다. 이를 위해 분산 알고리즘이 제안 되었다. 분산 알고리즘은 각각의 선박이 다수의 상대 선박과 정보 교환을 통해 안전한 코스를 탐색할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 분산 알고리즘의 하나인 분산 확률 탐색 알고리즘을 선박 충돌 피항에 적용하였다. 분산 확률 탐색 알고리즘에서 선박은 비용 감소가 가장 큰 코스와 기존의 코스를 확률과 제한 조건에 따라 선택한다. 분산 확률 탐색 알고리즘은 확률과 제한 조건에 따라 다섯 가지 종류로 나눠진다. 본 논문에서는 다섯 가지 종류의 분산 확률 탐색 알고리즘을 선박 충돌 피항을 위해 적용하였으며 선박 충돌 피항에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 어떠한 분산 확률 탐색 알고리즘이 충돌 피항에 적합한지를 실험하였다. 실험 결과 다섯 가지 버전의 분산 확률 탐색 알고리즘에서 A와 B방식이 효과적으로 선박 충돌 피항을 수행하였다. 본 알고리즘은 분산 시스템 환경에서 선박 충돌 방지를 위해 적용 가능할거라 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 Asia Navigation Conference
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• pp.63-70
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• 2006

Now AIS (Automatic Identification System) has been under full operation for ocean-going vessels, and it is expected not only to identify target ships but also to take collision avoidance using AIS information with Radar and ARFA information in restricted waters. AIS information is very useful not only for target identifications but also for taking collision avoidance, but OOW (Officer OF Watch-keeping) should take care of systematic observation of AIS because of miss-operation or malfunction of AIS. In this paper, we propose the application of Onboard Ship Handling Simulator with visual system displayed 3D scene added AIS performance such as blind areas of Island, microwave propagation, ok. and maneuvering simulation using TK models, applied real time AIS information and research the effectiveness of this system for ship handling in restricted waters, and discus the principal issues through the on board experiments. Conclusion will be expected that; 1) systematic observation of ASS information using visual scene simulator with AIS information will be effectively done, 2) observation compared with Radar and ARPA information will be also useful to make a systematic observation, 3) using the recording and replay function of simulation will be useful not only for systematic observation but also to measure and to encourage officers' skill.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2019

Driftwood is one of serious problems in a river environment. In several countries, such as Indonesia, Japan, and Italy, the driftwood frequently appears in a river basin, and it can alter the channel bed, flow configuration by wood deposition and jam formation. Therefore, the studies related to driftwood have been actively conducted by many researchers to understand the mechanism of driftwood dynamics. In particular, wood motion by collision is one of the difficult issues in the numerical simulation because the calculation for wood collision requires significantly expensive calculation time due to small time step. Thus, this study conducted the numerical simulation in consideration of the wood motion by water flow and wood collision to understand the wood dynamics in terms of computation. We used the 2D (two-dimensional) depth-averaged velocity model, Nays2DH, which is a Eulerian model to calculate the water flow on the generalized coordinate. A Lagrangian type driftwood model, which expresses the driftwood as connected sphere shape particles, was employed to Nays2DH. In addition, the present study considered root wad effect by using larger diameter for a particle at a head of driftwood. An anisotropic bed friction was considered for the sliding motion dependent on stemwise, streamwise and motion directions. We particularly considered changeable draft at each particle and projection area by an angle between stemwise and flow directions to precisely reproduce the wood motions. The simulation results were compared with experimental results to verify the model. As a result, the simulation results showed good agreement with experimental results. Through this study, it would be expected that this model is a useful tool to predict the driftwood effect in the river flow.