Won-Hee Lee;Seung-Won Yoon;Da-Hyun Jang;Kyu-Chul Lee
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.3
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pp.1-10
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2024
The research on predicting the routes of ships, which constitute the majority of maritime transportation, can detect potential hazards at sea in advance and prevent accidents. Unlike roads, there is no distinct signal system at sea, and traffic management is challenging, making ship route prediction essential for maritime safety. However, the time intervals of the ship route datasets are irregular due to communication disruptions. This study presents a method to adjust the time intervals of data using appropriate interpolation techniques for ship route prediction. Additionally, a deep learning model for predicting ship routes has been developed. This model is an LSTM model that predicts the future GPS coordinates of ships by understanding their movement patterns through real-time route information contained in AIS data. This paper presents a data preprocessing method using linear interpolation and a suitable deep learning model for ship route prediction. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method with an MSE of 0.0131 and an Accuracy of 0.9467.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.887-892
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2023
Vessel traffic service(VTS) centers are equipped with RADAR, AIS(Automatic Identification System), weather sensors, and VHF(Very High Frequency). VTS operators use this equipment to observe the movement of ships operating in the VTS area and provide information. The VTS data generated by these various devices is highly valuable for analyzing maritime traffic situation. However, owing to a lack of compatibility between system manufacturers or policy issues, they are often not systematically managed. Therefore, we developed the VTS Bigdata Platform that could efficiently collect, store, and manage control data collected by the VTS, and this paper describes its design and implementation. A microservice architecture was applied to secure operational stability that was one of the important issues in the development of the platform. In addition, the performance of the platform could be improved by dualizing the storage for real-time navigation information. The implemented system was tested using real maritime data to check its performance, identify additional improvements, and consider its feasibility in a real VTS environment.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.6
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pp.450-459
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2023
According to Korea Maritime Safety Tribunal, there have been 14,100 maritime accidents from 2017 to 2021. Among those accidents, ship collision accidents have been up to 1,275 cases. But in the accidents relating to small ships like a fishing vessel, analyzing the causes of the accidents would depend on statements of the persons related because there is often no navigational data. But those statements can be incorrect and give rise to disagreements between them so that it causes conflicts with each other during the trial. So a replay system of ship collision accident (RESCA) has been developed in order to reproduce the ship collision accident by using AIS, V-PASS or radar data. But the reproduced trajectory of ship collision accident is needed to be verified because it can be unreasonable physically. So a method to verify the reproduced trajectory and collect the physical data on ship collision accident is newly designed by using free running test. In the RESCA, the accident is reproduced using the navigational data from the trajectory for a ship and measured from free running model test for the other ship at the same time. Through free running test, the behavior of the model ship is transformed from model scale into real scale. In order to check into the accuracy of the new method, free running model tests by using RESCA are carried out on the actual ship collision accidents.
Seungju Lee;Wonhee Lee;Ji Hong Min;Deuk Jae Cho;Hyunwoo Park
Journal of Navigation and Port Research
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v.47
no.6
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pp.367-375
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2023
This study developed a new distance metric for vessel trajectories, applicable to marine traffic control services in the Korean coastal waters. The proposed metric is designed through the weighted summation of the traditional Hausdorff distance, which measures the similarity between spatiotemporal data and incorporates the differences in the average Speed Over Ground (SOG) and the variance in Course Over Ground (COG) between two trajectories. To validate the effectiveness of this new metric, a comparative analysis was conducted using the actual Automatic Identification System (AIS) trajectory data, in conjunction with an agglomerative clustering algorithm. Data visualizations were used to confirm that the results of trajectory clustering, with the new metric, reflect geographical distances and the distribution of vessel behavioral characteristics more accurately, than conventional metrics such as the Hausdorff distance and Dynamic Time Warping distance. Quantitatively, based on the Davies-Bouldin index, the clustering results were found to be superior or comparable and demonstrated exceptional efficiency in computational distance calculation.
The installation of a topside structure can be categorized into the following stages: start, pre-lifting, lifting, lifted, rotating, positioning, lowering, mating, and end of installation. The transfer of the module onto the floating spar hull occurs in the last three stages, from lowering to the end. The coupled multi-body motions are calculated in both calm water and in irregular waves with a significant wave height (1.52m). The effects of the hydrodynamic interactions between the heavy lifting vessel and the spar hull during the lowering and mating stages are considered. The internal forces caused by the load transfer and ballasting are derived for the mating phases. The results of the internal forces for the calm water condition are compared with those in the irregular sea condition. Although the effect of the pitch motion on the relative vertical motion between the deck of the floating structure and the topside module is significant in the mating phases, the internal force induced pitch motion is too small to have this influence. However, the effect of the internal force on the wave-induced heave responses in the mating phases is noticeable in the irregular sea condition because transfer mass-induced draught changes for the floating structure are observed to have higher amplitudes than the external force induced responses. The impacts of the module on the spar hull in the mating phase are investigated.
The installation phase for a topside module suggested can be divided into 9 stages, which include start, pre-lifting, lifting, lifted, rotating, positioning, lowering, mating, and end of installation. The transfer of the topside module from a transport barge to a crane vessel takes place in the first three stages, from start to lifting, while the transfer of the module onto a floating spar hull occurs in the last three stages, from lowering to the end. The coupled multi-body motions are calculated in both calm water and in irregular waves with significant wave height (1.52m), with suggested force equilibrium diagrams. The effects of the hydrodynamic interactions between the crane vessel and barge during the lifting stage have been considered. The internal forces caused by the load transfer and ballasting are derived for the lifting phases. The results of these internal forces for the calm water condition are compared with those in the irregular sea condition. Although the effect of pitch motion on the relative vertical motion between the deck of the floating structure and the topside module is significant in the lifting phases, the internal force induced pitch motion is too small to show its influence. However, the effect of the internal force on the wave-induced heave responses in the lifting phases is noticeable in the irregular sea condition because the transfer mass-induced draught changes in the floating structure are observed to have higher amplitudes than the external force induced responses.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.16
no.1
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pp.84-91
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2020
The APR1400 reactor stud holes can be stuck due to high temperatures, high pressure, prolonged engagement, and load changes according to pressure changes in the reactor. Threaded surfaces of a stud hole should be cleaned for the sealing of pressure in reactor vessel by removing any foreign materials which may exist in the stud holes. Human workers can access to the stud hole for the cleaning of stud holes manually, but the radiation exposure of human workers is increased. Robot is an effective way to work in hazardous area. So we introduced robot for the cleaning of stud holes. Localization of mobile robots is generally based on odometry, but with increased mileage, position errors can be accumulated. In order to eliminate cumulative error and to ensure stability of its driving, laser sensors and new control algorithm were utilized. The distance between the robot and the wall was measured by laser sensors, and the control algorithm was implemented so as to travel the desired trajectory by using the measured values from sensors. The performance of driving and hole sensing were verified through field application, and mobile robot was confirmed to be applicable to the APR 1400 NPP.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.314-324
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2020
Due to the nonlinearity and environmental uncertainties, the design of the ship's steering controller is a long-term challenge. The purpose of this study is to design an intelligent autopilot based on Extended Kalman Filter (EKF) trained Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) control algorithm. The newly developed free running model scaled surface vessel was employed to execute the motion control experiments. After describing the design of the EKF trained RBFNN autopilot, the performances of the proposed control system were investigated by conducting experiments using the physical model on lake and simulations using the corresponding mathematical model. The results demonstrate that the developed control system is feasible to be used for the ship's motion control in the presences of environmental disturbances. Moreover, in comparison with the Back-Propagation (BP) neural networks and Proportional-Derivative (PD) based control methods, the EKF RBFNN based control method shows better performance regarding course keeping and trajectory tracking.
Recently, the Vessel Traffic Service (VTS) coverage has expanded to include coastal areas following the increased attention on vessel traffic safety. However, it has increased the workload on the VTS operators. In some cases, when the traffic volume increases sharply during the rush hour, the VTS operator may not be aware of the risks. Therefore, in this paper, we proposed a new method to recognize ship movement anomalies automatically to support the VTS operator's decision-making. The proposed method generated traffic pattern model without any category information using the unsupervised learning algorithm.. The anomaly score can be calculated by classification and comparison of the trained model. Finally, we reviewed the experimental results using a ship-handling simulator and the actual trajectory data to verify the feasibility of the proposed method.
To provide reliable data for drift prediction models, field experiments were carried out in the coastal region off Busan port. Four different size of vessels(10, 30, 50, 90G/T ton) were deployed for the experiment. Among them G/T 50ton class vessel was equipped with instruments measuring the currents, winds, headings and trajectory data. In the rest of vessels only the position data were recorded for the purpose of target divergence study. The trajectories of each vessel were measured by DGPS(Differential Global Positioning System) and collected by APRS(Automatic Position Reporting System). The experiment was done in wind of 2~10m/s and current of 0.5~1.5m/s. The leeway was derived by subtracting surface current velocity from target drifting velocity. The leeway rate of G/T 50ton vessel was found to be about 3.6% and the computed leeway speed equation was $U_L$=0.042 W - 0.034. The processed leeway angle data were deflected by $-30^{\circ}$~$40^{\circ}$ from the direction of ship drift.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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