Preview

Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova

Advanced search

THE PROBLEM OF FORECASTING VESSELS TRAJECTORIES IN THE WATER AREA

https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-1-7-16

Abstract

The problem of assessing the navigation situation in the water area is investigated in the paper. An important aspect of this problem is the making of correct predictions of all vessels movement in the water area. The prediction of the trajectory of vessel movement can be made using the route of this vessel and its mathematical model. The parameters of the mathematical model of a particular ship and its maneuvering characteristics can be obtained from the database according to the parameters of the ship type and dimensions. But to build the correct trajectory of the vessel’s movement, it is necessary to know its route. If the vessel does not transmit its route by means of AIS system, then determining the route becomes a problem. In the absence of information about the vessel route, it is proposed to build it using indirect information. Based on the information about the water area from ECDIS, a navigation graph, representing all kinds of paths along which a vessel can move through this water area safely and legitimately, is built. Then, on the resulting graph for each specific vessel, a set of possible paths from its current position in the water area can be obtained. Each of the paths is assigned a weight (probability) of the ship movement along this path. In the future, these weights are recalculated and the paths with the maximum weight are used. In accordance with the proposed algorithm for each path, a route can be constructed as a sequence of waypoints. This route can be used to predict the trajectory of vessel movement in the water area. The approach proposed in the paper can be implemented in the system of ensuring the safety of navigation both on an unmanned vessel and in the vessel tracking management system.

About the Authors

S. V. Smolentsev
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Russian Federation


D. V. Isakov
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Russian Federation


M. V. Solodovnichenko
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Russian Federation


References

1. Международные правила предупреждения столкновений судов в море 1972 г. (МППСС-72). - 5-е изд. - М.: Моркнига, 2011. - 142 с.

2. Johansen T. A. Ship collision avoidance and COLREGS compliance using simulation-based control behavior selection with predictive hazard assessment / T. A. Johansen, T. Perez, A. Cristofaro // IEEE transactions on intelligent transportation systems. - 2016. - Vol. 17. - Is. 12. - Pp. 3407-3422. DOI: 10.1109/TITS.2016.2551780.

3. Woerner K. L. Collision avoidance road test for colregs-constrained autonomous vehicles / K. L. Woerner, M. R. Benjamin, M. Novitzky, J. J. Leonard // OCEANS 2016 MTS/IEEE Monterey. - IEEE, 2016. - Pp. 1-6. DOI: 10.1109/OCEANS.2016.7761413.

4. Смоленцев С. В. Формализация задачи расхождения судов в море на основе теории мультиагентной системы / С. В. Смоленцев // Эксплуатация морского транспорта. - 2011. - № 2 (64). - C. 19-24.

5. Каретников В. В. К вопросу оценки рисков использования безэкипажных средств водного транспорта на участке акватории / В. В. Каретников, С. В. Козик, А. А. Буцанец // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 6. - С. 987-1002. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-6-987-1002.

6. Цымбал Н. Н. Формализация МППСС-72 в части координации взаимодействия судов при расхождении / Н. Н. Цымбал, Р. Ю. Бужбецкий // Судовождение. - 2006. - № 12. - С. 124-129.

7. Смоленцев С. В. Моделирование движения судна на основе упрощенной кинематической модели / С. В. Смоленцев, Д. В. Исаков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 6. - С. 1111-1121. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-6-1111-1121.

8. Смоленцев С. В. Простая аналитическая модель движения судна / С. В. Смоленцев, Д. В. Исаков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 7-21. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-1-7-21.

9. Гриняк В. М. Планирование маршрутов судов на основе кластеризации ретроспективных данных трафика акватории / В. М. Гриняк // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. - 2021. - Т. 13. - № 2. - С. 61-78. DOI: 10.24866/VVSU/2073-3984/2021-2/061-078.

10. Гриняк В. М. Оценка опасности трафика морской акватории по данным автоматической идентификационной системы / В. М. Гриняк, А. С. Девятисильный, В. И. Люлько // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 4. - С. 681-690. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-4-681-690.

11. Naus K. Drafting route plan templates for ships on the basis of AIS historical data / K. Naus // The Journal of Navigation. - 2020. - Vol. 73. - Is. 3. - Pp. 726-745. DOI: 10.1017/S0373463319000948.

12. Wang L. Use of AIS data for performance evaluation of ship traffic with speed control / L. Wang, Li, Z. Wan, Z. Yang, T. Wang, K. Guan, L. Fu // Ocean Engineering. - 2020. - Vol. 204. - Pp. 107259. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.107259.


Review

For citations:


Smolentsev S.V., Isakov D.V., Solodovnichenko M.V. THE PROBLEM OF FORECASTING VESSELS TRAJECTORIES IN THE WATER AREA. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2022;14(1):7-16. (In Russ.) https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-1-7-16

Views: 341


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2309-5180 (Print)
ISSN 2500-0551 (Online)