Title Optimizacija planiranja putovanja diskretnim metodama globalnog planiranja puta
Title (english) Passage planning optimization based on discrete global path planning methods
Author Davor Šakan
Mentor Igor Rudan (mentor)
Mentor Srđan Žuškin (komentor)
Committee member Đani Mohović (predsjednik povjerenstva)
Committee member David Brčić (član povjerenstva)
Committee member Zvonimir Lušić (član povjerenstva)
Committee member Serđo Kos (član povjerenstva)
Granter University of Rijeka Faculty of Maritime Studies Rijeka
Defense date and country 2023-08-22, Croatia
Scientific / art field, discipline and subdiscipline TECHNICAL SCIENCES Traffic and Transport Technology
Universal decimal classification (UDC ) 656.6 - Transport by water
Abstract Globalno planiranje puta odnosi se na određivanje geometrijskog puta u statičkome i poznatome prostoru, najčešće koristeći diskretne metode i pripadajuće algoritme kojima se stvarno okružje pretvara u oblik prikladan za pretraživanje rješenja. Kako su osnovne metode i algoritmi globalnog planiranja puta proizašli iz teorije grafova, robotike, teorije upravljanja i automatizacije, njihova prilagodba značajkama klasičnog pomorskog planiranja uz korištenje elektroničkih navigacijskih karata nije dovoljno razmatrana. Vrlo skromne mogućnosti i složenost korištenja elektroničkih navigacijskih karata izvan osnovnog navigacijskog okružja i ograničenja trenutno važećih standarda otežavaju istraživačke pristupe i primjenu modernih tehnoloških rješenja, naročito besplatnih i otvorenog koda. Za navedene izazove u ovome doktorskome radu stvorena je metodologija koja se sastoji od nekoliko sastavnica. Prva se odnosi na unos, pohranu i prilagodbu objekata elektroničkih navigacijskih karata u objektno-relacijskoj bazi podataka koje se može prilagoditi prema navigacijskoj primjeni, području plovidbe ili vrsti objekta. Sljedeća sastavnica se odnosi na korištenje prostornih proširenja kojima je moguće modelirati prostor te ograničiti i ubrzati pretraživanje rješenja u plovidbenom području i odrediti globalni put. Uz navedeno, primijenjena su ograničenja i postupci prema standardnim postupcima iz planiranja putovanja, što je u prethodnim istraživačkim pristupima vrlo skromno razmatrano. Posljednja sastavnica odnosi se na korištenje podataka automatskog identifikacijskog sustava, statističke i usporedbe sličnosti putova korištenjem diskretne Fréchetove udaljenosti. Za primjenu diskretnih metoda razmatralo se područje između luka Savannah i Charleston u SAD-u. Prostor je modeliran korištenjem šesterokutnih H3 rešetki veličina definiranih odabranom rezolucijom dok je put određen korištenjem Dijkstrinog algoritma koji je pojednostavljen Ramer, Douglas i Peucker te Visvalingam i Whatt algoritmima, i izglađen Bsplajnovima. Obilježja određenog globalnog puta uspoređena su sa putovima stvarnih brodova i provjerena u navigacijskom simulatoru, čime je potvrđena primjenjivost metodologije u okružju pomorskog planiranja putovanja. U budućim istraživanjima razmotrit se će unapređenje određivanja, pojednostavljivanje i izglađivanje putova, korištenje većeg broja elektroničkih navigacijskih karata i pripadajućih objekata te primjena ostalih izvora navigacijskih podataka.
Abstract (english) Global path planning refers to the determination of the geometric path in static and known environment, most often using discrete methods and associated algorithms on the environment model suitable for searching of global path planning solutions. As the basic methods and algorithms of global path planning originate from graph theory, robotics, control theory and automation, their adaptation to the features of classical maritime voyage planning with the use of electronic navigational charts has not been sufficiently researched. The very modest possibilities and complexity of using electronic navigational charts outside the basic navigational environment and the limitations of currently valid standards makes the research and application of modern technological solutions difficult, notably free, and open source. For these challenges in this doctoral thesis, a methodology consisting of several components has been created. The first refers to importing, storing, and modification of electronic navigational chart objects in the object-relational database that can be adapted according to the navigational purpose, navigation area or type of an object. The following component refers to spatial extensions that can be used for environment modelling, limiting, and speeding up of solution search in the navigational area and determination of the global path. In addition, constraints and standard procedures from voyage planning have been applied, which has been very modestly considered in previous research approaches. The last component refers to the use of automatic identification system data, statistical and comparison of path similarities using discrete Fréchet distance. For the application of discrete methods, the area between the ports of Savannah and Charleston in the USA was considered. Static environment was modelled using hexagonal H3 grids defined by the selected predefined resolution. The path was determined using Dijkstra's algorithm and simplified with Ramer, Douglas and Peucker and Visvalingam and Whatt algorithms, further smoothed by B-splines. The characteristics of a particular global path were compared with the paths of actual ships and validated in the navigation simulator, which confirmed the applicability of the methodology in the maritime voyage planning environment. In future research, the improvement of path determination, simplification and smoothing will be considered, with use of larger number of electronic navigational charts with associated objects, along with the application of other navigational data sources.
Keywords
globalno planiranje puta
statičko planiranje puta
diskretne metode planiranja puta
planiranje putovanja
Keywords (english)
global path planning
static path planning
discrete path planning
voyage planning
Language croatian
URN:NBN urn:nbn:hr:187:262734
Promotion 2023
Study programme Title: Postgraduate (doctoral) university study programme - Maritime Studies Study programme type: university Study level: postgraduate Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje tehnologija prometa i transport (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje tehnologija prometa i transport)
Type of resource Text
Extent IV, 235: ilustr., u bojama, graf. prikazi ; 30 cm
File origin Born digital
Access conditions Open access
Terms of use
Created on 2023-10-23 09:54:26