3D A*-based Berthing Path Planning Algorithm Considering Path Following Suitability

경로 추종 적합성 고려 3D A^* 기반 접안 경로 계획 알고리즘 개발

Among the path planning methods used to generate the ship's path, the graph search-based method is widely used because it has the advantage of its completeness, optimality. In order to apply the graph-based search method to the berthing path plan, the deviation from the path must be minimized. Path following suitability should be considered essential, since path deviation during berthing can lead to collisions with berthing facilities. However, existing studies of graph search-based berthing path planning are dangerous for application to real-world navigation environments because they produce results with a course change just before berthing. Therefore, in this paper, we develop a cost function suitable for path following, and propose a 3D A* algorithm that applies it. In addition, in order to evaluate the suitability for the actual operating environment, the results of the path generation of the algorithm are compared with the trajectory of the data collected by manned operations.

선박의 운항 경로를 생성하기 위해 사용되는 경로 계획 방법 중, 그래프 기반 탐색 방식은 간결하고 최적해를 보장한다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 그래프 기반 탐색 방식을 접안 경로 계획에 적용하는 경우, 추종 적합성을 필수적으로 고려 해야 한다. 그 이유는 접안 시 경로 이탈은 접안 시설과의 충돌로 이어질 수 있으므로, 경로의 이탈이 최소화하는 결과를 생성하는 것이 필요하다. 하지만 그래프 탐색 기반 접안 경로 계획의 기존 연구는 접안 시설 직전의 변침이 많은 결과를 생성하기 때문에 실제 운항 환경에 적용하는데 위험이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 경로 추종에 적합한 비용 함수를 개발하고, 이를 적용한 3D A* 알고리즘을 제안한다. 또, 실제 운항 환경에 대한 적합성을 평가하기 위해서 유인 운항으로 수집한 데이터의 항적과 알고리즘의 경로 생성 결과를 비교한다.