PSB-MPC Collision Avoidance with Anti-Grounding

Abstract

Denne avhandlingen ser på autonome overflatefartøy (AO) som fremtiden til industriell maritim shipping. For å oppnå en fullstendig autonom AO så har videre arbeid på et robust og komplett kollisjonsunngåelsessystem blitt gjort. Hovedfokusområder var å inkludere et anti-grunnstøtingssystem gjennom Elektroniske Navigasjonskart (EN) med et Kartuthenting-rammeverk; dette med formål å komplementere det COLREGS-baserte "probobalistisk scenario basert modell prediktiv kontroll"-systemet. (PSB-MPC) Et stor utvalg simulasjonscaser for testing av anti-grunnstøtingsalgoritmen ble utført. Disse inkluderer en minimumskrav-simulasjon, simulasjon i krevende farvann og fullstendige system-simulasjoner. Disse simulasjonene ga lovende resultat for å kombinere anti-kollisjon og anti-grunnstøting i samme MPC struktur i fremtidig research og testing på skip.

This thesis looks at autonomous surface vessels (SV) as the future of maritime indus-trial shipping. To obtain a fully autonomous SV, further work on a robust and completecollision avoidance system (CAS) were carried out. Main focus areas were to include anti-grounding system on top of a electronic navigational chart-map extraction environment;this with the aim of complementing the International Regulations for Preventing Colli-sions at Sea (COLREGS)-compliant probabilistic scenario-based model predictive control(PSB-MPC).A wide area of simulation cases for testing the anti-grounding system on top of theENC are carried out, including; bare bones simulation with targeted focus on the anti-grounding cost-term, simulation in challenging eviroments with the inclusion of rocks andbridge pylons and full scale system simulations with obstacle ships, challenging static ob-stacle scenarios. These simulations give a promising outlook for combining anti-groundingand anti-collision in the same MPC structure in future research and real life testing.