The ant colony algorithm for safe ship trajectory planning - simulation results

This paper is dedicated to the problem of safe ship trajectory determination in a collision situation at sea.A concise description of a safe ship control algorithm based on Ant Colony Optimisation (ACO) has been presented and results of simulation tests have been reported. The algorithm has been examined for a number of test cases which cover navigational scenarios in the open sea as well as in restricted waters with the occurrence of both static and dynamic obstacles. Test cases based on data from casualty reports of real collision situations which occurred in the European Union waters or involved European Union ship owners have been first examined. In the next stage, real navigational situations registered with the use of Marine Traffic service have been tested. Calculations for every testing scenario have been performed from the point of view of every vessel taking part in considered situation in order to evaluate the possibility of algorithm application in navigational decision support system on board of all of the ships simultaneously. The algorithm performance have been evaluated based upon the following criteria: feasibility of the result, solution compliance with the International Regulations for Preventing Collisions at Sea (COLREGs), execution time and repeatability of the results. In the summary concluding remarks concerning evaluation of the algorithm performance have been presented.

---

Artykuł dotyczy problemu wyznaczania bezpiecznej trajektorii statku w sytuacji kolizyjnej na morzu. Na początku został przedstawiony syntetyczny opis algorytmu bezpiecznego sterowania statkiem opartego na Optymalizacji Kolonią Mrówek. Następnie zostały zaprezentowane wyniki badań symulacyjnych. Algorytm został przebadany dla testowych sytuacji nawigacyjnych mających miejsce zarówno na morzu otwartym, jak i na wodach ograniczonych przy występowaniu statycznych i dynamicznych przeszkód nawigacyjnych. W pierwszym etapie przebadane zostały przypadki testowe oparte na danych pochodzących z raportów rzeczywistych kolizji, które wydarzyły się w ostatnich latach na woda Unii Europejskiej lub dotyczyły statków należących do armatorów Unii Europejskiej. Potem przetestowane zostały rzeczywiste sytuacje nawigacyjne zarejestrowane przy użyciu serwisu Marine Traffic. Obliczenia dla każdej z badanych sytuacji nawigacyjnych zostały przeprowadzone z punktu widzenia każdego ze statków biorących udział w danej sytuacji spotkania w celu określenia, czy wyznaczone przez algorytm rozwiązania nie będą kolidowały ze sobą i w związku z tym oceny, czy opracowany algorytm mógłby być stosowany na wszystkich statkach jednocześnie. Do oceny działania algorytmu zostały zastosowane następujące kryteria: bezpieczeństwo wyznaczonej trajektorii, zgodność rozwiązania z Międzynarodowymi Przepisami o Zapobieganiu Zderzeniom na Morzu, czas obliczeń oraz powtarzalność wyników. W podsumowaniu zostały zawarte wnioski końcowe dotyczące oceny działania opracowanego algorytmu.