• Journal of Navigation and Port Research
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• v.43 no.6
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• pp.377-383
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• 2019

Naval ships that are navigating always have the possibility of colliding, but there is no clear maneuvering procedure for collision avoidance, and there is a tendency to depend entirely on the intuitive judgment of the Officer Of Watch (OOW). In this study, we conducted a questionnaire survey when and how to avoid collision for the OOW in a Constant Bearing, Decreasing Range (CBDR) situation wherein the naval ships encountered obstacles. Using the results of the questionnaire survey, we analyzed the CBDR situation of encountering obstacles, and how to avoid collision in day/night. The most difficult to maneuver areas were Pyeongtaek, Mokpo, and occurred mainly in narrow channels. The frequency appeared on average about once every four hours, and there were more of a large number of ships encountering situations than the 1:1 situation. The method of check of collision course confirmation was more reliable with the eye confirmation results, and priority was given to distance at closest point of approach (DCPA) and time at closest point of approach (TCPA). There was not a difference in DCPA between the give-way ship and stand-on ship, but a difference between day and night. Also, most navigators prefer to use maneuvering & shifting when avoiding collisions, and steering is 10-15°, shifting ±5knots, and the drift course was direction added stern of the obstacles to the direction of it. These results will facilitate in providing officers with standards for collision avoidance, and also apply to the development of AI and big data based unmanned ship collision avoidance algorithms.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.25 no.3
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• pp.293-298
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• 2015

The vessel encounter data collected from the vessel trajectories in the maritime traffic situation is possible to analyze vessel collision and near-collision risk using statistical method. In this study, analyzing variables extracted from the vessel encounter data using factor analysis, we determine main factors effecting vessel collision risk from vessel encounter data. In order to calculate each factor, it used principal component analysis for factor analysis after normalization and standardization of vessel encounter variables. As a result of the factor analysis, main effect factors are summarized into the vessel approach factor and collision avoidance variance factor.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.60 no.3
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• pp.155-164
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• 2023

About 75% of vessel collision accidents are caused by human error, which causes enormous economic loss, environmental pollution, and human casualties, thus research on automatic collision avoidance of vessels is being actively conducted. In addition, vessels must comply with the COLREGs rules stipulated by IMO when performing collision avoidance with other vessels in motion. In this study, the collision risk was calculated by estimating the position and velocity of other vessels through the Probabilistic Data Association Filter (PDAF) algorithm based on RADAR sensor data. When a collision risk is detected, we propose an event-triggered Nonlinear Model Predict Control (NMPC) algorithm that geometrically creates waypoints that satisfy COLREGs and follows them. To verify the proposed algorithm, simulations through MATLAB are performed.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2020.11a
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• pp.133-135
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• 2020

현재 자율운항선박의 성공적 달성을 위해 다양한 연구개발이 진행 중이며 이와 관련하여 자율운항선박의 안전항해 지원을 위해 자율운항 지원 서비스와 해양사고 대응 서비스가 개발되고 있다. 자율운항 지원 서비스는 전자해도표시시스템(ECDIS, Electronic Chart Display and Information System)에서 수립하는 항로 계획 정보를 육상 운항조정상황실에 전송하여 충돌 위험 예측 후 유용한 정보를 자율운항선박에게 제공하는 서비스이다. 이 서비스를 통해 타 선박과 자율운항선박간의 조우 지점과 타 선박의 사전 변침정보를 미리 알 수 있기 때문에 충돌 예측 정보로써 활용할 수 있다. 해양사고 대응 서비스는 현재 사람에 의존적인 해양사고 상황인식 및 해양사고 대응기관에 전파하는 것을 자동으로 상황을 인식하고 사고 대응하는 서비스이다. 이 서비스를 통해 사고 단계별 유용한 정보를 사고선박 및 주변 해양사고 대응기관에 정보를 제공함으로써 추가적인 해양사고 방지와 즉각 대응이 가능하다. 본 연구에서는 2가지 서비스를 성공적으로 제공하기 위해 시스템의 요구사항을 분석하고 시스템 아키텍처를 설계하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.6
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• pp.642-648
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• 2019

Vessels sail according to the COLREG to prevent a collision. However, it is difficult to apply COLREG under special situation as heavy traffic, at this time personal skills of the operator are required. In this case, traffic control is required through the maritime traffic monitoring system. Therefore, maritime traffic management is globally implemented by VTS. In this system, VTS of icer uses the VTS system to assess risks and recommends possible safety operation to vessels with radio systems. This study considers that the risk analysis method with AI (Artificial Intelligence) technology from the operator's aspect. In addition, the research explains the Maritime Traffic Safety Monitoring System, Including AR (Augmented Reality) technology to increase vessel control efficiency. This system is able to predict hazards and risk priorities, and it leads to sequential elimination of dangerous situations. Especially, the hazard situations can be analyzed from operator's perspective of each vessel instead of the VTS officer's aspect, which is more practical than the conventional method. Furthermore, the result of analysis enables to comprehend quantitative hazardous areas and support recommended routes to avoid a collision. As a result, I firmly believe that the system will support to prevent a collision in complex traffic waters. In particular, it could be adopted as a collision prevention system for Maritime Autonomous Surface Ship, which occupies a significant proportion in Maritime 4th industrial revolution.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.32 no.6
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• pp.439-445
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• 2008

Various turning tests were carried out according to the rudder angle, turning direction, and the speed etc. with the ship's maneuverability measuring system on the training ship HANBADA. After that they were compared with each other on the turning circle, maneuvering performance index and the distance of new course, and then found out that they were satisfied with the IMO maneuvering standards. And the turning circles of port were smaller than those of starboard with all the rudder angles and maneuvering indexes such as K and T were relatively bigger than other vessels. Also, the distance cf new course was measured to $125{\sim}300m$ in case of the new course on $30^{\circ}{\sim}90^{\circ}$. All of these results will be helpful to escape from collision and to alter course on coastal voyage.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.26 no.1
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• pp.8-14
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• 2020

According to the statistics provided by Korean Maritime Safety Tribunal for the year 2018, the majority of marine accidents in the past four years have occurred in fishing boats and small-sized boats. Negligent behavior resulting from not looking outside and non-compliance with navigation laws are the primary reasons behind ship collisions. Although safety education and training are reinforced to prevent such accidents, they still occur frequently. Hence, technical methods are continuously being developed to reduce ship collisions caused by human cause. The objective of this study is to reduce ship collisions by employing the WAVE communication system, which has short transmitting and receiving periods that can be incorporated for high-speed small-sized vessels. In this study, the suitability of the communication range was examined, and the appropriate range and timing for avoidance motion were accordingly selected, and a control algorithm based on the same was thereby designed. Consequently normal operation of the collision avoidance system was verified by connecting and simulating the proposed WAVE communication router-controller-steering equipment.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.73-75
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• 2022

본 논문에서는 자율운항선박의 예측 가능한 운항 경로 상에 잠재된 비상상황을 인식하기 위하여 운항 해역의 항적 정보를 활용한 방안과 이를 기반으로 충돌 위험과 같은 비상위험을 식별하는 프레임워크를 설계하였다. 설계한 프레임워크는 크게 항적 특성 분석 모듈, 항로예측 모듈, 위험 식별 모듈로 구성된다. 항적 특성 분석 모듈에서는 자율운항선박의 운항 해역에 관한 선박들의 항적 정보를 활용하기 위하여, 대상 VTS 관제 영역 내에서 취합된 누적 선박자동식별장치(AIS) 데이터를 이용하여 선박의 항적 특성을 분석하여 데이터베이스(DB)를 생성하였다. 그리고 운항 경로 예측 모듈에서는 누적된 항적 정보와 자율운항선박의 현재 운항 정보를 기반으로 특정 시간 동안의 운항 경로를 예측하기 위한 학습 네트워크 모델을 구성하였다. 마지막으로, 위험 식별 모듈에서는 예측한 운항 경로 상에 최근접점과 최근접점 거리 정보를 이용하여 충돌 위험 가능성이 있는 충돌위험영역을 식별하였다. 설계한 프레임워크는 자율운항선박의 육상 관제소에서 원격 제어를 통해 위험상황을 인지하고 회피할 수 있는 정보를 제공할 수 있음을 실제 항적 데이터를 활용하여 그 결과를 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.295-296
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• 2022

자율운항선박은 선원의 항해 조작 없이 선박 스스로 운항하는 선박을 의미한다. 자율운항선박의 운항 시 충돌 및 사고 위험도가 큰 지역은 운항 중 선박을 많이 조우하게 되는 항 내 및 연안 지역이다. 실제로 충돌사고의 85% 이상이 항 내 및 연안 지역에서 발생한다. 따라서 자율운항선의 운항 안전성 확보를 위해 항 내 및 연안 지역에서의 운항 안전성을 검토하는 것은 미래 자율운항선 항 내 운용 체계에서 중요한 역할을 하게 된다. 대양에서는 선박 자체의 운항성능이 중요하지만, 항구 입출항 시에는 타선 및 터미널등과의 상호작용이 자율운항선의 입출항 안전성과 직결된다. 따라서 본 연구에서는 자율운항선이 항구 근처에 접근하여 입출항을 위해 대기하고 있는 경우에 입출항 결정을 내릴 수 있는 결정 알고리즘을 위한 해상혼잡도를 예측하는 알고리즘을 개발하는 과정을 소개한다. 혼잡 예측 알고리즘 개발을 위해 선박의 AIS통항 데이터를 분석하여 주요 항로를 구분하고 주요 항로의 이용 빈도 및 운항 시점의 선박 집중도 및 충돌위험 상황을 파라미터로 하여 특정 시간이 지난 후의 혼잡도를 예측하는 시스템을 개발하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.81-83
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• 2023

자율운항선박은 선원의 항해 조작 없이 선박 스스로 운항하는 선박을 의미한다. 자율운항선박의 운항 시 충돌 및 사고 위험도가 큰 지역은 운항 중 선박을 많이 조우하게 되는 항 내 및 연안 지역이다. 실제로 충돌사고의 85% 이상이 항 내 및 연안 지역에서 발생한다. 따라서 자율운항선의 운항 안전성 확보를 위해 항 내 및 연안 지역에서의 운항 안전성을 검토하는 것은 미래 자율운항선 항 내 운용 체계에서 중요한 역할을 하게 된다. 대양에서는 선박 자체의 운항성능이 중요하지만, 항구 입출항 시에는 타선 및 터미널등과의 상호작용이 자율운항선의 입출항 안전성과 직결된다. 따라서 본 연구에서는 자율운항선이 항구 근처에 접근하여 입출항을 위해 대기하고 있는 경우에 입출항 결정을 내릴 수 있는 결정 알고리즘을 위한 해상혼잡도를 예측하는 알고리즘을 개발하는 과정을 소개한다. 혼잡 예측 알고리즘 개발을 위해 선박의 AIS통항데이터를 분석하여 주요 항로를 구분하고 주요 항로의 이용 빈도 및 운항 시점의 선박 집중도 및 충돌위험 상황을 파라미터로 하여 현재 시점부터 2주후 미래까지의 항로 혼잡도를 예측하고, 정확도를 제시한다.