Solution of the problem of optimizing route with using the risk criterion

Abstract

Sea transportation provides about 90% of world trade, which leads to an increase in the number and tonnage of ships, as well as the intensification of human activity at sea. The issue of safety and trouble-free operation of shipping is still a key issue today, since the number of accidents at sea is practically not reduced, annually claiming human lives, causing significant damage to the global economy and harm to the environment. According to statistics, about 70% of the causes of accidents at sea is the ""human factor"". The influence of the human factor on the accident rate in maritime transport is investigated in the works of many authors. Automatic control systems can radically reduce the influence of the human factor on the ship's control processes, since the operator decides only on the use of the automatic module, and further control of the ship is provided by an automatic control system, some of which are considered, for example, in [2-12]. Particularly important is the factor of the emergence of autonomous ships and systems, the actions of which have a clear algorithm and a specific goal. Thus, it becomes possible to reduce the uncertainty in the task of forecasting the actions of ships, which expands the possible range of actions of own ship. The simplest method of preventing collision of ships is maneuvering by changing the course or speed of own ship [1,8]. A more efficient method is to determine a safe trajectory of the vessel, taking into account the trajectories of all vessels involved in the operation. However, there is considerable uncertainty associated with the actions of the courts in the divergence process. Uncertainty reduction can be achieved if the actions of own ship are consistent with those of other ships. This task requires the use of optimal control methods. Морські перевезення забезпечують близько 90% світової торгівлі, що призводить до збільшення кількості та тоннажу суден, а також активізації людської діяльності на морі. Питання безпеки та безаварійної роботи судноплавства залишається ключовим і сьогодні, оскільки кількість аварій на морі практично не зменшується, щорічно забираючи людські життя, завдаючи значної шкоди світовій економіці та шкоди навколишньому середовищу. За статистикою, близько 70% причин нещасних випадків на морі є «людський фактор». Вплив людського фактору на аварійність на морському транспорті досліджено в роботах багатьох авторів. Автоматичні системи керування дозволяють радикально знизити вплив людського фактору на процеси керування судном, оскільки оператор приймає рішення лише про використання автоматичного модуля, а подальше керування судном забезпечує система автоматичного керування, деякі з яких розглянуто, наприклад, у [2-12]. Особливо важливим є фактор появи автономних кораблів і систем, дії яких мають чіткий алгоритм і конкретну мету. Таким чином, стає можливим зменшити невизначеність у задачі прогнозування дій кораблів, що розширює можливий діапазон дій власного судна. Найпростішим способом запобігання зіткненню суден є маневрування шляхом зміни курсу або швидкості власного судна [1,8]. Більш ефективним є визначення безпечної траєкторії руху судна з урахуванням траєкторій всіх суден, які беруть участь в операції. Однак існує значна невизначеність, пов'язана з діями судів у процесі розходження. Зменшення невизначеності можна досягти, якщо дії власного судна узгоджуються з діями інших суден. Це завдання вимагає застосування оптимальних методів контролю.