Dynamic route planning in port waterway using ship trajectories

항만진입수로 및 연안해역은 지리적 여건의 복잡성, 수심의 제한 및 조류 등 해양 환경, 다양한 선종으로 구성된 해상교통 특성으로 인하여 최적의 항로를 찾기 어렵다. IMO에서는 항로 계획수립 절차를 제공하고 있으나, 안전항해를 위한 일반적인 사항만을 제공하고 있어 포괄적인 계획수립에 머무르고 있다. 실무에서는 연안항로 계획은 최적화된 방법론을 따르기 보다는 항해사의 경험에 의해 정성적으로 수립 및 실행되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 과거 선박 항적 데이터를 활용하여 초기항로를 생성하고, 가우시안 프로세스 및 LSTM 모델을 이용하여 항해 중인 선박의 미래 항적을 예측하며, 충돌위험도 평가를 통해 초기항로를 실시간으로 갱신하는 체계적인 항해계획 수립 방법을 제안한다. 제안된 방법은 AIS 데이터로부터 유사항적을 추출하고, DTW 기반 중심항로를 선정하여 초기 선박항로를 생성하며, 동적 XTD를 계산하여 항로폭을 결정한다. 실험 결과, 제안된 개정항로가 초기항로보다 충돌위험도가 낮아 보다 안전한 항로를 제공하는 것으로 확인되었다.