hrvatski

Dinamičko izbjegavanje sudara pomorskih objekata primjenom skrivenoga Markovljeva modela

U ovom radu predložen je integrirani sustav za uzbunu i dinamičko izbjegavanje sudara na moru, pod nazivom Pomorski Sustav za Uzbunu i Izbjegavanje Sudara (MCAS). MCAS sustav se sastoji od četiri integrirana modela čija je namjena pomoć pri donošenju odluka u situacijama izbjegavanja sudara na moru. Prije nego se autonomnim plovilima dopusti plovidba u komercijalnom okruženju, potrebno je razviti robustan sustav za izbjegavanje sudara na moru. Iako se MCAS sustav može koristiti na plovilima sa autonomnim upravljanjem, cilj je ovog istraživanja razvoj sustava za podršku pri odlučivanju koji je u skladu sa trenutno važećim pozitivnim propisima i zakonskim okvirima međunarodne plovidbe. Problem istraživanja definiran je u okvirima Skrivenih Markovljevih Modela (HMM), te su predložena rješenja koja se temelje na okosnicama metoda za rješavanje djelomično vidljivih Markovljevih procesa odlučivanja (POMDP) i podržanog učenja (RL). Pristup ovog istraživanja se temelji na izgradnji dvostrukog sustava koji dopušta da se određeni procesi vrše pomoću robusnih interpolacijskih tablica, pravila i protokola koji služe podršci izračunavanja optimalnih trajektorija za izbjegavanje sudara na moru koja se dešava u realnom vremenu, te se na takav način osigurava izvedivost sustava, ali i smanjuje računalno opterećenje. Da bi trajektorije koje generira algoritam izbjegavanja sudara na moru bile izvedive, u ovom radu se razvija model automatskog upravljanja plovilom i sa automatskom kontrolom pogonskog postrojenja. Algoritmi upravljanja uspješno se nose i sa dinamičkim atmosferskim i morskim opterećenjima, te su u mogućnosti kontrolirati plovne objekte bez dinamičkih sustava za upravljanje. Predloženi su algoritmi za održavanje smjera plovidbe, kursova, i brzine plovnog objekta, kako bi se omogućila bolja upravljivost prilikom izbjegavanja sudara na moru. S namjerom smanjenja šuma i u cilju povećanja točnosti ulaznih podataka, u radu se predlaže nelinearni filter čestica za određivanje stanja pod nazivom Foraging Particle Filter (FPF) koji se temelji na genetskim algoritmima, te se koristi za filtriranje ulaznih signala u algoritme upravljanja kretanjem plovnih objekata. iv Kako bi se predloženi model izbjegavanja sudara na moru mogao koristiti u praksi, potrebno je osigurati da se sustav može koristiti u skladu sa svim pozitivnim propisima i zakonima koji uređuju plovidbu međunarodnim morima. Predložen je algoritam klasifikacije pravila o izbjegavanju sudara na moru koji kvantificira zahtjeve pravila o izbjegavanju sudara na moru i na taj način smanjuje nejasnoće koje u današnjim pravilima postoje. Analiza pravila o izbjegavanju sudara na moru obuhvaća empirička istraživanja i sudsku praksu. Klasifikacijski algoritam se koristi za analizu trenutne situacije u okruženju i generiranje ulaznih signala za algoritam izbjegavanja sudara na moru, te se na takav način vrši decentralizacija računalnih resursa. U svrhu generiranja izvedivih trajektorija prilikom izbjegavanja sudara na moru, predlaže se prediktor koji uzima u obzir manevarske sposobnosti plovnog objekta, te osigurava da trajektorije budu bez sudarnih opasnosti. Rezultati istraživanja su potvrdili da je predloženi sustav u mogućnosti riješiti složene situacije izbjegavanja sudara plovnih objekata. Prethodna istraživanja su usredotočena na slučajeve gdje je samo naše plovilo opremljeno sustavima za izbjegavanje sudara, dok je cilj ovog istraživanja razviti holistički model smanjenja rizika od sudara za više plovila od kojih su neki opremljeni sa sustavom za izbjegavanje sudara, dok drugi nisu. Komunikacijski protokoli se koriste za izmjenu informacija i namjere kako bi se olakšala generacija optimalnih trajektorija. Rezultati istraživanja pokazuju da su generirane trajektorije izvedive i da je pristup kod kojeg se rješava situacija za više plovnih objekata bolje rješenje jer dolazi do smanjenja rizičnih situacija, te pruža mogućnost ranog otkrivanja rizika sudara. Predložena metoda omogućuje veće rastojanje među plovnim objektima, predlaže trajektorije sa manjim devijacijama od planirane rute, te vrši povratak plovnog objekta na planiranu rutu u kraćem vremenskom razdoblju. Da bi se dodatno rasteretio računalni proces pri generiranju optimalnih trajektorija za izbjegavanje sudara, istražena je korisnost decentralizirane jedinice za uzbunu od sudara. Istraživanjem je ustanovljeno da postoji veliki broj uzbuna prilikom korištenja navigacijskih uređaja koji uznemiruju navigacijske časnike i ne vode ka sigurnijoj navigaciji, već stvaraju dodatni rizik gubitka koncentracije. Iz tog razloga predložen je sustav koji smanjuje nepotrebnu uzbunu tako da koristi prediktor da bi odredio kada je uzbuna potrebna, a kada ne. Predloženi sustav je uvelike smanjio broj nepoželjnih uzbuna v i osigurao da se samo relevantna upozorenja aktiviraju u situacijama izbjegavanja sudara na moru.

dinamičko izbjegavanje sudara;skriveni Markovljevi Modeli;djelomično vidljivi Markovljevi procesi odlučivanja;podržano učenje;kontrola kretanja plovnog objekta;pravila o izbjegavanju sudara na moru;izbjegavanje sudara uz propagiranu namjeru;rano otkrivanje rizika od sudara

nije evidentirano