<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">gumrf</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2309-5180</issn><issn pub-type="epub">2500-0551</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21821/2309-5180-2025-17-3-418-424</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">QMMFUL</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">gumrf-584</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА, ВОДНЫЕ ПУТИ СООБЩЕНИЯ И ГИДРОГРАФИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>OPERATION OF WATER TRANSPORT, WATERWAYS AND HYDROGRAPHY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Нахождение оптимального маршрута судна с использованием модифицированного алгоритма A-Star</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Finding the optimal vessel route using a modified A-Star algorithm</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Оловянников</surname><given-names>А. Л.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Olovyannikov</surname><given-names>A. L.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Оловянников Аркадий Львович — кандидат технических наук, доцент.</p><p>690003, Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Arkadiy L. Olovyannikov — PhD of Technical Sciences, associate professor Maritime State University named after admiral G.I. Nevelskoy.</p><p>50a Verkhneportovaya Str., Vladivostok, 690003</p></bio><email xlink:type="simple">ark@msun.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «МГУ им. адм. Г.И. Невельского»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Maritime State University named after G.I. Nevelskoi</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>19</day><month>07</month><year>2025</year></pub-date><volume>17</volume><issue>3</issue><fpage>418</fpage><lpage>424</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Оловянников А.Л., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Оловянников А.Л.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Olovyannikov A.L.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/584">https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/584</self-uri><abstract><p>Темой исследования является проблема прокладки безопасного маршрута судна с учетом гидрометеорологической обстановки в районе его следования. Решение задачи предлагается с использованием теории графов. Кратчайшим маршрутом при океанском переходе является дуга большого круга, вокруг которой строится граф. Узлы графа отстоят друг от друга на расстоянии 12-часового перехода судна. Для узлов графа определяется текущая и прогностическая гидрометеорологическая информация о ветре, волнении и поверхностном течении. Для решения этой задачи предлагается использовать модифицированный алгоритм A* (A-Star). В качестве эвристической функции используется не расстояние, а кратчайшее время прохождения маршрута с учетом потерь или приращения скорости из-за влияния гидрометеорологических факторов на каждом отрезке пути между соседними вершинами графа. Предлагаемый алгоритм обладает высокой скоростью нахождения оптимального пути. Проведено компьютерное моделирование, иллюстрирующее результат работы предлагаемого модифицированного алгоритма. Полученные результаты показывают возможность значительной экономии времени при плавании по оптимальному маршруту по сравнению с плаванием по дуге большого круга. Предложенный метод может быть использован для создания систем автоматизированной прокладки оптимальных маршрутов с учетом меняющихся условий окружающей среды.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>This paper addresses the problem of determining a safe ship route considering the hydro-meteorological conditions along the route. The solution is proposed using graph theory. The shortest route for an ocean crossing is a Great Circle, so the graph is constructed around the Great Circle. The graph nodes are spaced at intervals corresponding to 12 hours of ship passage. For each node, current and forecasted hydro-meteorological data on wind, waves, and surface currents are assigned. A modified A* (A-Star) algorithm is proposed to solve this problem. Instead of distance, the heuristic function uses the shortest travel time, accounting for speed reductions or increases due to hydrometeorological influences on each segment between adjacent graph vertices. The proposed algorithm demonstrates high speed in finding the optimal path. Computer simulations illustrate the results of the modified algorithm. The results show significant time savings when navigating the optimal route compared to the Great Circle. This method can be used to develop systems for automated planning of optimal routes considering changing environmental conditions.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>алгоритм A-Star</kwd><kwd>гидрометеорологические параметры</kwd><kwd>оптимальный маршрут</kwd><kwd>погодный маршрут</kwd><kwd>потери скорости судов</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>A-Star algorithm</kwd><kwd>hydrometeorological parameters</kwd><kwd>optimal routing</kwd><kwd>weather routing</kwd><kwd>ship speed calculation</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Веремей Е. И. Алгоритмы оптимизации маршрутов движения с учетом погодных условий / Е. И. Веремей, М. В. Сотникова // International Journal of Open Information Technologies. — 2016. — Т. 4. — № 3. — С. 55–61. — EDN VOQQTD.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Veremey, E. I. and M. V. Sotnikova. “Optimal routing based on weather forecast.” International Journal of Open Information Technologies 4.3 (2016): 55–61.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чабак А. А. Обзор актуальных алгоритмов по оптимизации маршрутов автономных судов / А. А. Чабак // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16. — № 2. — С. 259–270. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-2-259-270. — EDN BSTKWV.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chabak, A. A. “Overview of current algorithms for autonomous vessels route optimization.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 16.2 (2024): 259–270. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-2-259-270.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chen G. Research on Ship Meteorological Route Based on A-Star Algorithm / G. Chen, T. Wu, Z. Zhou // Mathematical Problems in Engineering. — 2021. — Vol. 2021. — Is. 1. — Pp. 9989731. DOI: 10.1155/2021/9989731.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chen, G., T. Wu and Z. Zhou. “Research on Ship Meteorological Route Based on A-Star Algorithm.” Mathematical Problems in Engineering 2021.1 (2021): 9989731. DOI: 10.1155/2021/9989731.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Walther L. Modeling and Optimization Algorithms in Ship Weather Routing / L. Walther, A. Rizvanolli, M. Wendebourg, C. Jahn // International Journal of e-Navigation and Maritime Economy. — 2016. — Vol. 4. — Pp. 31–45. DOI: 10.1016/j.enavi.2016.06.004.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Walther, L., A. Rizvanolli, M. Wendebourg and C. Jahn. “Modeling and Optimization Algorithms in Ship Weather Routing.” International Journal of e-Navigation and Maritime Economy 4 (2016): 31–45. DOI: 10.1016/j.enavi.2016.06.004.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Perera L. P. Weather routing and safe ship handling in the future of shipping / L. P. Perera, C. G. Soares // Ocean Engineering. — 2017. — Vol. 130. — Pp. 684–695. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2016.09.007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Perera, L. P. and C. G. Soares. “Weather routing and safe ship handling in the future of shipping.” Ocean Engineering 130 (2017): 684–695. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2016.09.007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Goldberg A. V. Computing the shortest path: A search meets graph theory / A. V. Goldberg, C. Harrelson // Proceedings of the Sixteenth Annual ACM-SIAM Symposium on Discrete Algorithms — Society for Industrial and Applied Mathematics, 2005. — Pp. 156–165.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Goldberg, A. V. and C. Harrelson. “Computing the shortest path: A search meets graph theory.” Proceedings of the Sixteenth Annual ACM-SIAM Symposium on Discrete AlgorithmsSociety for Industrial and Applied Mathematics, 2005: 156–165.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">OpenGribs [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://opengribs.org (дата обращения: 29.07.2024).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">OpenGribs Web. 29 July 2024 https://opengribs.org (дата обращения: 29.07.2024).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR) Surface Currents [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://podaac.jpl.nasa.gov (дата обращения: 29.07.2024).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ocean Surface Current Analyses Real-time (OSCAR) Surface Currents Web. 29 July 2024 https://podaac.jpl.nasa.gov.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бояринов А. М. Анализ применимости формул расчета ветро-волновых потерь скорости хода морских судов / А. М. Бояринов, А. А. Ершов, С. М. Пылаев // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2017. — Т. 9. — № 6. — С. 1168–1174. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-6-1168-1174. — EDN YLUEZI.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boyarinov, A. M., A. A. Ershov and S. M. Pylaev. “Analysis of the applicability of the formulas the calculation of the loss of ships speed due to wind and waves.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 9.6 (2017): 1168–1174. DOI: 10.21821/2309–5180–2017–9–6–1168–1174.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Shin Y. W. Near-Optimal Weather Routing by Using Improved A* Algorithm / Y. W. Shin, M. Abebe, Y. Noh, S. Lee, I. Lee, D. Kim, J. Bae, K. C. Kim // Applied Sciences. — 2020. — Vol. 10. — Is. 17. DOI: 10.3390/app10176010.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shin, Y. W., K. C. Kim, et al. “Near-Optimal Weather Routing by Using Improved A* Algorithm.” Applied Sciences 10.17 (2020). DOI: 10.3390/app10176010.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
