Design of an autonomous transport system for coastal areas

• Autorzy: Łebkowski A.

Identyfikatory

DOI

10.12716/1001.12.01.13

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a project of an autonomous transport system that can be deployed in coastal waters, bays or between islands. Presented solutions and development trends in the transport of autonomous and unmanned units (ghost ships) are presented. The structure of the control system of autonomous units is discussed together with the presentation of applied solutions in the field of artificial intelligence. The paper presents the concept of a transport system consisting of autonomous electric powered vessels designed to carry passengers, bikes, mopeds, motorcycles or passenger cars. The transport task is to be implemented in an optimal way, that is, most economically and at the same time as safe as possible. For this reason, the structure of the electric propulsion system that can be found on such units is shown. The results of simulation studies of autonomous system operation using simulator of marine navigational environment are presented.

Słowa kluczowe

EN

autonomous vehicles; coastal area; autonomous transport system; anmanned units; ghost ships; autonomous electric powered vessels; electric propulsion system; autonomous system operation

• Wydawca: Faculty of Navigation, Gdynia Maritime University
• Czasopismo: TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 12, no. 1
• Strony: 117--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., fot. rys.

Twórcy

autor

Łebkowski A.

• Gdynia Maritime University, Gdynia, Poland

Bibliografia

• [1] Shadbolt P., ʹVindskipʹ cargo ship uses its hull as a giant  sail. CNN 11.2015, www.edition.cnn.com. 
• [2] Ouchi,K.,  Zhu,T.,  Hirata,J.,  Tanaka,Y.,  Kawagoe,Y.,  Takashina,J., Suzuki,K.: Development of Energy‐saving  Windshield for Large Container Ship, Conference proc.,  the  Japan  Society  of  Naval  Architects  and  Ocean  Engineers, 21, p.159‐162,  2015.11 (in Japanese). 
• [3] Hane,F.,  Aoki,I.,  Ouchi,K.:  Development  of  Auto‐pilot  for Sailing Ship, Conference proc., the Japan Society of  Naval  Architects  and  Ocean  Engineers,  21,  p.171‐173,   2015.11 (in Japanese). 
• [4] www.global.kawasaki.com, (12.2016). 
• [5] Norsepower Rotor Sail Solution. www.norsepower.com,  (01.2017).
• [6] Daily News. E‐Ship 1 wins wind propulsion innovation  award. No. 4, 2016. 
• [7] Autonomous  ships  The  next  step.  Ship  Intelligence  Marine.  Rollce‐Royce  2016.  www.rollceroyce.com/marine. 
• [8] Amsterdam to Get World’s First Fleet of Autonomous  Boats. www.ams‐institute.org/roboat‐qa/, (09.2016). 
• [9] Automated Ships, Kongsberg to build fully‐automated  vessel  for  offshore  operations.  www.safety4sea.com,  (11.2016). 
• [10] Escario  J.B.,  Jimenez  J.F.,  Giron‐Sierra  J.M.,  Optimisation of autonomous ship manoeuvres applying  Ant Colony Optimisation metaheuristic. Expert Systems  With  Applications,  Vol.  39,  Issue  11,  2012,  p.1012010139. 
• [11] Escario  J.B.,  Jimenez  J.F.,  Giron‐Sierra  J.M.,  Optimization of Autonomous Ship Maneuvers applying  Swarm  Intelligence.  IEEE International Conference on  Systems Man and Cybernetics Conference Proceedings  2010. 
• [12] Ottesen A.E., Situation Awareness in Remote Operation  of Autonomous Ships. Shore Control Center Guidelines  Norway 2014. 
• [13] Gierusz  W., Łebkowski  A.,  The  researching  ship  ʺGdyniaʺ. Polish Maritime Research, Vol. 19, 2012, p.1118. 
• [14] Kula K., Autopilot Using the Nonlinear Inverse Ship  Model.  Activities  In  Navigation:  Marine  Navigation  And Safety Of Sea Transportation, 2015, p. 101‐107. 
• [15] Kula  K.,  On‐line  autotuning  of  PID  controller  for  desired  closed‐loop  response.  20th  International  Conference on Methods and Models in Automation and  Robotics (MMAR) 2015, p. 707‐711. 
• [16] Kula K., Model‐based controller for ship track‐keeping  using  Neural  Network.  IEEE  2ND  International  Conference on Cybernetics (CYBCONF 2015), 2015, p.  178‐183. 
• [17] Levander O., Autonomous ships on the high seas. IEEE  Journals & Magazines, Vol. 54, Issue 2, 2017, p. 26‐31. 
• [18] Johansen T.A., Perez T., Cristofaro A., Ship Collision  Avoidance  and  COLREGS  Compliance  Using  Simulation‐Based  Control  Behavior  Selection  With  Predictive  Hazard  Assessment.  IEEE  Transactions  on  Intelligent  Transportation  Systems.  Vol.  17,  Issue  12,  2016, p. 3407‐3422.
• [19] Perera  L.P.,  Oliveira  P.,  Soares  C.G.,  System  Identification  of  Vessel  Steering  With  Unstructured Uncertainties by Persistent Excitation Maneuvers. IEEE  Journal of Oceanic Engineering, Vol. 41, Isuue 3, 2016, p.  515‐528.
• [20] Lisowski J., Computational intelligence methods of a  safe ship control. Procedia Computer Science, Vol. 35,  2014, p. 634‐643. 
• [21] Lisowski  J.,  Optimization‐supported  decision‐making  in  the  marine  game  environment.  Solid  State  Phenomena, Vol. 210, 2014, p. 215‐222
• [22] Lisowski  J.,  Game  control  methods  in  avoidance  of  ships  collisions.  Polish  Maritime  Research,  Vol.  19,  2012, p. 3‐10.  
• [23] Łebkowski A., Dziedzicki K., Agent System in Directing  the Movement of the Ship. Ist International Tech‐Science  Conference NATCON 2007, Scientific Journal of Polish  Naval Academy, No. 170, 2007, p. 1‐12. 
• [24] Łebkowski  A.,  Evolutionary  Methods  in  the  Management  of  Vessel  Traffic.  Information,  Communication and Environment 2015, p. 259‐266. 
• [25] Łebkowski A., Control of ship movement by the agent  system. Polish Journal of Environmental Studies Vol.17,  No. 3C, 2008. 
• [26] Łebkowski  A.,  Negotiations  between  the  agent  platforms.  Scientific  Publications  Gdynia  Maritime  University, Gdynia 2013. 
• [27] Mohamed‐Seghir  M.,  Safe  shipʹs  control  in  a  fuzzy  environment  using  a  genetic  algorithm.  Solid  State  Phenomena   Vol. 180, 2012, p. 70‐75
• [28] Mohamed‐Seghir M., The branch‐and‐bound method,  genetic  algorithm,  and  dynamic  programming  to determine a safe ship trajectory in fuzzy environment.  Procedia Computer Science, Vol. 35, 2014, p. 348‐357.. 
• [29] Mohamed‐Seghir  M.,  Computational  Intelligence  Method for Ship Trajectory Planning. 21ST International  Conference  On  Methods  And  Models  In  Automation  And Robotics (MMAR), 2016, p. 636‐640. 
• [30] Rybczak M., Linear Matrix Inequalities in multivariable  shipʹs steering. Polish Maritime Research, Vol. 19, 2012,  p. 37‐44. 
• [31] Gierusz W., Tomera M., Logic thrust allocation applied  to  multivariable  control  of  the  training  ship.  Control  Engineering Practice, Vol. 14, Issue 5, 2006, p. 511‐524. 
• [32] Gierusz  W.,  Waszkiel  A.,  Determination  of  suction  forces and moment on parallel manoeuvring vessels for  a  future  control  system.  Mechatronic  Systems,  Mechanics  And  Materials,  Book  Series:  Solid  State  Phenomena,   Vol. 180, 2012, p. 281‐287. 
• [33] Tomera M., A multivariable low speed controller for a  ship  autopilot  with  experimental  results.  20th  International  Conference  on  Methods  and  Models  in  Automation and Robotics (MMAR), 2015, p. 17‐22. 
• [34] Miller A., Interaction Forces Between Two Ships During  Underway Replenishment. Journal of Navigation, Vol.  69,    Issue 6, 2016, p. 1197‐1214. 
• [35] Weintrit A., Neumann T., Safety of Marine Transport  Introduction. 2015, p. 9‐10. 
• [36] Weintrit A., E‐Navigation Revolution ‐ Maritime Cloud  Concept.  Communications  in  Computer  and  Information Science, Vol. 471, 2014, p. 80‐90. 

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).