• 대한임베디드공학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.71-78
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• 2020

This paper proposes vision sensors and deep learning-based around view monitoring system for ship berthing. Ship berthing to the port requires precise relative position and relative speed information between the mooring facility and the ship. For ships of Handysize or higher, the vesselships must be docked with the help of pilots and tugboats. In the case of ships handling dangerous cargo, tug boats push the ship and dock it in the port, using the distance and velocity information receiving from the berthing aid system (BAS). However, the existing BAS is very expensive and there is a limit on the size of the vessel that can be measured. Also, there is a limitation that it is difficult to measure distance and speed when there are obstacles near the port. This paper proposes a relative distance and speed estimation system that can be used as a ship berthing assist system. The proposed system is verified by comparing the performance with the existing laser-based distance and speed measurement system through the field tests at the actual port.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.107-112
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• 2004

선박의 대형화 추세에 따른 항만 운영의 효율성 및 대형 선박의 접안 안전성을 향상시키기 위해서는 먼저 선체에 작용하는 접안에너지를 합리적으로 산출하여야 한다. 선박의 접안에너지는 방충재와 같은 항만시설물의 설계에 대한 허용 기준을 결정하는 변수임과 동시에 도선사 및 선박의 조선자에게는 예인선의 필요 마력이나 접안속도 둥을 결정하는데 있어 중요한 판단 요소로 활용된다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 운동역학적인 방법을 토대로 한 접안에너지 산출 방법에 대해 유체역학적인 측면에서 문제를 제기하고, 부두 전면의 수심과 선박의 형상에 따라 변화하는 천수역 선체부가질량을 고려한 접안에너지의 산출 방법을 제안한다. 또한 천수역에서 선체에 작용하는 부가질량을 고려한 접안에너지 산출 방법을 사용하여 1600TEU급에서 12000TEU급까지의 컨테이너 선박을 대상으로 계통적으로 각각의 접안에너지를 계산하고, 현행의 접안에너지 산출방법과 비교 검토를 실시한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권8호
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• pp.673-678
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• 2005

선박의 대형화 추세에 따른 항만 운영의 효율성 및 대형 선박의 접안 안전성을 향상시키기 위해서는 먼저 선체에 작용하는 접안에너지를 합리적으로 산출하여야 한다. 선박의 접안에너지는 방충재와 같은 항만시설물의 설계에 대한 허용 기준을 결정하는 변수임과 동시에 도선사 및 선박의 조선자에게는 예인선의 필요 마력이나 접안속도 등을 결정하는데 있어 중요한 판판 요소로 활용된다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 운동역학적인 방법을 토대로 한 접안에너지 산출 방법에 대해 유체역학적인 측면에서 문제를 제기하고, 부두 전면의 수심과 선박의 형상에 따라 변화하는 천수역 선체부가질량을 고려한 접안에너지의 산출 방법을 제안한다. 또한 천수역에서 선체에 작용하는 부가질량을 고려한 접안에너지 산출 방법을 사용하여 1600TEU급에서 12000TEU급까지의 컨테이너 선박을 대상으로 계통적으로 각각의 접안에너지를 계산하고, 현행의 접안에너지 산출방법과 비교 검토를 실시한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권6호
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• pp.388-394
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• 2018

선박이 계류삭을 이용하여 부두에 접안하는 경우, 과도한 선박 속력은 계류삭이 절단되는 사고를 야기할 수 있다. 이러한 계류삭의 파단 사고를 방지하기 위해서는 계류삭 파단 방지에 선박의 한계치 접안 속력을 알아야 한다. 본 연구의 목적은 계류삭 파단을 방지하기 위한 선박의 한계치 접안 속력 추정에 있다. 본 연구의 핵심은 선박의 속력을 모르는 경우 선박제원과 계류삭 제원을 이용하여 접안 시 한계치 접근 속력을 추정하는 방법이다. 본 연구에서는 선체저항과 계류삭의 탄성력 등에 관한 이론을 바탕으로 한계치 접안 속력의 추정 방법과 절차를 제안하였다. 135K LNG 선박과 IWRC, $6{\times}36$의 강선 계류삭을 대상으로 한계치 접안 속력을 추정한 결과, 추정한 접안 속력으로 접안하는 경우 계류삭이 파단이 되지 않는 것으로 분석되어 제안한 방법이 유효함을 알았다. 본 연구에서 제안한 방법은 실제 선박에서 계류삭 파단을 방지하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제32권8호
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• pp.589-596
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• 2008

선박의 접안운동을 자동화하기 위하여 인공신경망(Artificial Neural Network, 이하 ANN)에 의한 제어를 수행하였다. ANN은 시스템의 비선형성이 표현 가능하므로 접안운동과 같은 비선형성이 강한 조종운동에 적합하다. 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 중간층이 존재하는 다층 인식자(Multi-layer perceptron)를 사용하였고, 교사 데이터(Teaching data)와 역전파(Back-Propagation) 알고리즘을 사용하여 신경망의 출력값과 목표 출력값 사이의 오차가 최소가 되도록 신경망 학습을 수행하였다. 접안 시 저속조종 수학모델을 사용하여 접안 시뮬레이션을 수행하였으며, ANN의 입력층 성분(unit)이 8개인 구조와 6개인 구조의 접안 제어를 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 두 ANN에 의하여 접안 경로 선택에 차이가 나타났으나 접안 조건은 모두 만족하였다.

• 한국항해학회지
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• 제18권2호
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• pp.69-81
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• 1994

Studies on the ship's automatic navigation & berthing control have been continued by way of solving the ship's mathematical model, but the results of such studies have not reached to our satisfactory level due to its non-linear characteristics at low speed. In this paper, the authors propose a new berthing control system which can evaluate as closely as cap-tain's decision-making by using the FNN(Fuzzy Neural Network) controller which can simulate captain's knowledge. This berthing controller consists of the navigation subsystem FNN controller and the berthing subsystem FNN controller. The learning data are drawn from Ship Handling Simulator (NavSim NMS-90 MK Ⅲ) and represent the ship motion characteristics internally. According to learning procedure, both FNN controllers can tune membership functions and identify fuzzy control rules automatically. The verified results show the FNN controllers effective to incorporate captain's knowledge and experience of berthing.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제11권3호
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• pp.7-13
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• 2014

Everyday about 90% of cargos are delivered by ships, and thousands of vessels enter and depart the international container harbors such as Shanghai, Singapore, Hong Kong, Busan, Rotterdam, etc. Maneuvering at harbor is known as the most sophisticated and difficult procedure, because the effectiveness of actuators during low speed berthing is reduced. In this paper, a new berthing method is discussed. Tugboats are combined with damper systems to ensure safe berthing. A mathematical model describing the interaction between unactuated ship, tugboats and damper systems is presented. An optimal controller is designed to maneuver the ship without oscillation and overshoot. MCL (Marine Cybernetics Lab) model ship is used to evaluate the efficiency of the proposed approach through MatLab simulation.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 1994년도 춘계학술발표회
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• pp.55-67
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• 1994

Studies on the ship's automatic navigation & berthing control have been continued by way of solving the ship's mathematical model but the results of such studies have not reached to our satisfactory level due to its non-linear characteristics ar low speed. In this paper the authors propose a new berthing control system which can evaluate as closely as captain's decision-making by using the FNN(Fuzzy Neural Network) controller which can simulate captain's decision-making by using the FNN(Fuzzy neural Network) controller which can simulate captain's knowledge. This berthing controller consists of the navigation subsystem FNN controller and the berthing subsystem FNN controller. The learning data are drawn from Ship Handling Simulator (NavSim NMS90 MK III) and represent the ship motion characteristics internally According to learning procedure both FNN controllers can tune membership functions and identify fuzzy control rules automatically The verified results show the FNN controllers effective to incorporate captain's knowledge and experience of berthing.

• 동력기계공학회지
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• 제22권6호
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• pp.20-27
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• 2018

Vessel maneuvering problem in the harbor area is generating considerable interests in terms of marine cybernetics. In this sense, the vessel is operated and moves at ultimately low or zero speed in shallow water area. So the vessel is usually aided by the cooperation with thrusters, main propulsion system, tugboats and pilots, etc. In this paper, we suggest a new vessel berthing technique using dampers and winches as a solution for excessively complicate and dangerous berthing work. In the proposed berthing method, in order to manipulate the actuators (winches and dampers), a simple and heuristic control strategy is applied for a basic experiment. Finally, experiments are conducted to verify the effectiveness of the proposed automatic vessel berthing strategy based on the heuristic control method.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권5호
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• pp.525-536
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• 2017

Course keeping is hard to implement under the condition of the propeller stopping or reversing at slow speed for berthing due to the ship's dynamic motion becoming highly nonlinear. To solve this problem, a practical Maneuvering Modeling Group (MMG) ship mathematic model with propeller reversing transverse forces and low speed correction is first discussed to be applied for the right-handed single-screw ship. Secondly, a novel PID-based nonlinear feedback algorithm driven by bipolar sigmoid function is proposed. The PID parameters are determined by a closed-loop gain shaping algorithm directly, while the closed-loop gain shaping theory was employed for effects analysis of this algorithm. Finally, simulation experiments were carried out on an LPG ship. It is shown that the energy consumption and the smoothness performance of the nonlinear feedback control are reduced by 4.2% and 14.6% with satisfactory control effects; the proposed algorithm has the advantages of robustness, energy saving and safety in berthing practice.