Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1213 - 1230 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.603464 İndeks Tarihi: 12-01-2021
Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması
Öz: Gemi kazalarının çoğunluğunun insan hatalarından kaynaklanması, bu hataları en aza indirgeyecek karardestek sistemleri ile alakalı çalışmaların artmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, gemi çarpışmalarınıönleyebilecek bir karar destek sistemi ortaya konulmuştur. Sistem üç ana parçadan oluşmaktadır. Gemilerinileriki pozisyonlarını tahmin edebilen bir yapay sinir ağı sistemi, çevredeki gemilerin hangisi ile çarpışmariskinin daha fazla olduğunu hesaplayan bir bulanık mantık sistemi ve CSGA (Cuckoo Search-GeneticAlgorithm) algoritması kullanarak çarpışma önleme rotası hesaplayabilen sistem. Bu çalışmada, çarpışmaönleme sisteminin başarısının ölçülmesi amacıyla senaryolar oluşturulmuştur. Çarpışma önleme rotalarınınhesaplanması aşamasında kullanılan CSGA algoritması ile literatürde daha önce kullanılmış olan KKA(Karınca Kolonisi Algoritması), PSO (Parçacık Sürü Optimizasyonu), ve GA (Genetik Algoritma)algoritmaları, elde edilen sonuçların verimliliği açısından karşılaştırılmıştır. Algoritmaların verimliliğiölçülürken; hesaplama için harcadıkları zamanın az olması ve önerdikleri çarpışma önleme rotalarınıngemiyi rotasından en az sapma ile tekrar rotasına döndürmesi kriterleri göz önüne alınmıştır. CSGAalgoritması ile çarpışma önleme sisteminde, hesaplama süreleri göz önüne alındığında, ortalama olarak,KKA’ya nazaran 29,47 kat, PSO’ya nazaran 5,78 kat, GA’ya nazaran 2,72 kat daha hızlı sonuç vermiştir.Algoritmaların hesapladığı yolların uygunluğu göz önüne alındığında CSGA algoritması, yapılanhesaplamalarda, ortalama olarak karınca KKA’ya nazaran %7,85, PSO’ya nazaran %2,62, GA’ya nazaran%1,18 daha uygun sonuçlar bulabilmiştir.
Anahtar Kelime: Building a hybrid algorithm based decision support system to prevent ship collisions
Öz: Decision support systems constitute the focus of many studies in the maritime industry as vessel accidents are often caused by human errors. In this study, an anti-collision decision support system is proposed. The system consists of three main parts. An artificial neural network system capable of predicting the forward position of ships, a fuzzy logic system that calculates which of the surrounding ships is at greater risk of collision, and a collision avoidance route using the CSGA (Cuckoo Search-Genetic Algorithm) algorithm. In this study, scenarios have been created in order to measure the success of collision prevention system. The CSGA algorithm used in the calculation of collision prevention routes and the ACO (Ant Colony Optimization), PSO (Particle Swarm Optimization), and GA (Genetic Algorithm) algorithms previously used in the literature were also used for calculation and the results compared in terms of efficiency. While measuring the efficiency of algorithms; the time spent on the calculation and the efficiency of the recommended collision avoidance routes are considered. In the collision avoidance system with the CSGA algorithm, on average, the calculation times were 29.47 times faster than ACO, 5.78 times faster than PSO, and 2.72 times faster than GA. Considering the appropriateness of the paths calculated by the algorithms, the CSGA algorithm has found an average of %7. 85 in comparison to PSO, %2.62 in comparison to PSA, and %1.18 in comparison to GA.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Apostol-Mates R. ve Barbu A., Human Error- The Main Factor in Marine Accidents, Mircea cel Batran Naval Academy Scientific Bulletin, 2016.
- 2. Yurdakul M. ve Ipek A.Ö., Development of a decision support system to use in the selection of material handling systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 20 (2), 171-181, 2005.
- 3. İç Y.T. ve Yurdakul M., A decision support system for selection of machining centers, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23 (1), 85-95, 2008.
- 4. Belgin Ö., Hybrid Approach in a Production Line for Multi-objective Simulation Optimization, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (4), 1847-1859, 2019.
- 5. Naeem L. W., Rajabally E., Watson G., Mills T., Bhuiyan Z. ve Salter I., COLREGs-Compliant Path Planning for Autonomous Surface Vehicles: A Multiobjective Optimization Approach, IFAC PapersOnLine, 2017.
- 6. Chen P., Shi G., Liu S. ve Zhang Y., Decision Support Based on Artificial Fish Swarm for Ship Collision Avoidance From Ais Data, International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Chengdu-China, 31-36, 15-18 Temmuz, 2018.
- 7. Shena H., Hashimoto H., Matsuda A., Taniguchi Y., Terada D. ve Guo C., Automatic Collision Avoidance of Multiple Ships Based on Deep Q-learning, Applied Ocean Research, 86, 268-288, 2019.
- 8. Geng X., Wang Y., Wang P. ve Zhang B., Motion Plan of Maritime Autonomous Surface Ships by Dynamic Programming for Collision Avoidance and Speed Optimization, Sensors, 19 (2), 1-20, 2019.
- 9. Inan T. ve Baba A. F., Particle Swarm Optimization Based Collision Avoidance, Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 27 (3), 2137-2155, 2019.
- 10. Li S., Liu J., Negenborn R. R. ve Ma F., Optimizing the joint collision avoidance operations of multiple ships from an overall perspective, Ocean Engineering, 191, 1- 16, 2019.
- 11. Fossen T. ve Perez T. Marine Control. www.marinecontrol.org. Yayın Tarihi 2004. Erişim Tarihi Aralık, 2016.
- 12. Marquardt D. W., An Algorithm for Least-squares Estimation of Nonlinear Parameters, Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 11 (2), 431–441, 1963.
- 13. Tijani I. B., Akmeliawati R., Legowo A. ve Budiyono A., Nonlinear Identification of a Small Scale Unmanned Helicopter Using Optimized NARX Network with Multiobjective Differential Evolution, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 33, 99-115, 2014.
- 14. Zadeh L. A., Fuzzy Sets, World Scientific, 394–432, 1996.
- 15. International Maritime Organization. Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea. http://www.imo.org/en/About/Conventions/ListOfCon ventions/Pages/COLREG.aspx. Yayın Tarihi Temmuz 15, 1997. Erişim Tarihi Nisan 4, 2017.
- 16. Yang X.-S. ve Deb S., Cuckoo Search via L´evy Flights, World Congress on Nature & Biologically Inspired Computing (NaBIC), Coimbatore-India, 9-11 Aralık, 2009.
- 17. Lazarowska A., Ant Colony Optimization Based Navigational Decision Support System., Procedia Computer Science, 35, 1013-1022, 2014.
- 18. Tsou M. C., Kao S. L. ve Su C.M., Decision Support from Genetic Algorithms for Ship Collision Avoidance Route Planning and Alerts., Journal of Navigation, 63 (1), 167-182, 2010.
- 19. Liu L., He D., Ma Y., Li T. ve Li J., Research on Ships Collision Avoidance Based on Chaotic Particle Swarm Optimization, International Conference on Smart Vehicular Technology, Transportation, Communication and Applications, Kaohsiung-Taiwan, 2018.
APA | inan t, Baba A (2020). Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. , 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
Chicago | inan timur,Baba Ahmet fevzi Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. (2020): 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
MLA | inan timur,Baba Ahmet fevzi Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. , 2020, ss.1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
AMA | inan t,Baba A Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. . 2020; 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
Vancouver | inan t,Baba A Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. . 2020; 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
IEEE | inan t,Baba A "Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması." , ss.1213 - 1230, 2020. 10.17341/gazimmfd.603464 |
ISNAD | inan, timur - Baba, Ahmet fevzi. "Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması". (2020), 1213-1230. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.603464 |
APA | inan t, Baba A (2020). Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(3), 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
Chicago | inan timur,Baba Ahmet fevzi Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.3 (2020): 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
MLA | inan timur,Baba Ahmet fevzi Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.3, 2020, ss.1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
AMA | inan t,Baba A Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
Vancouver | inan t,Baba A Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1213 - 1230. 10.17341/gazimmfd.603464 |
IEEE | inan t,Baba A "Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.1213 - 1230, 2020. 10.17341/gazimmfd.603464 |
ISNAD | inan, timur - Baba, Ahmet fevzi. "Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/3 (2020), 1213-1230. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.603464 |