APPLICATION OF FUZZY CELLULAR AUTOMATA TO OPTIMIZE A VESSEL ROUTE CONSIDERING THE FORECASTED HYDROMETEOROLOGICAL CONDITIONS Sergiy Dudchenko, Oleksandr Tymochko, Dmytro Makarchuk, Andrii Golovan Eastern European Journal of Enterprise Technologies, 2024 The object of research is the processes of planning the minimum operating costs of a vessel with minimal risk to it and its cargo, considering the forecasted hydrometeorological conditions. The aim is to increase the fuel efficiency of a vessel’s passage, considering the forecast of weather conditions when forming an optimal safe route in the e-Navigation system. To achieve the research goal, conventional cellular automata and the mathematical apparatus of fuzzy sets and fuzzy logic were used in the process of decision-making and assessment of the impact of weather conditions on traffic efficiency. The devised approach makes it possible to synthesize an optimal route for the vessel, which ensures minimum fuel consumption and has minimal risk for the vessel and cargo while considering variable hydrometeorological conditions along the route. Minimization of operating costs is achieved through the ability of cellular automata to describe the complex behavior of objects, considering local rules. Automata are a computing system in discrete spaces. Data uncertainty has led to the need to use a fuzzy system, the effectiveness of which depends on the quality and accuracy of rules. Fuzzy automata, by combining fuzzy logic and automata theory, made it possible to process continuous steps and model the inherent uncertainty. To determine the state of cells of a fuzzy cellular automaton and the transition function between them, a system of productive rules and membership functions was used. It is the consistency of the system of productive rules when using fuzzy logic to build a cellular automaton that enables the construction of a quasi-global optimal routing method in comparison with conventional methods for calculating the ship’s route
Development of a Virtual Environment for Monitoring Underwater Electrical Cables by an Autonomous Underwater Vehicle Based on Fuzzy Cellular Automata O. Tymochko, О. Sotnikov, S. Dudchenko, D. Makarchuk, A. Zazirnyi, О. Kolodiazhnyi Problems of the Regional Energetics, 2024 The object of the study is to enhance operational efficiency and reduce fuel consumption of autonomous underwater vehicles during the monitoring of underwater electrical and optical cables based on FCA under conditions of uncertainty. To achieve the goal of the research fuzzy cellular automata are used, combining the advantages inherent in traditional cellular automata and provided by the capabilities of fuzzy sets and fuzzy logic. The cable location uncertainty is caused by possible earthquakes, turbulent currents, random impacts of anchors or fishing gear, cable fouling by marine vegetation and terrorist attacks. The developed approach allows to synthesise a Pareto-optimal vehicle route along the estimated coordinates of the object of study, providing minimum fuel consumption for minimum cable inspection time and satisfying the given system of constraints. Formal models are based on the use of fuzzy cellular automata, which are used to describe the three-dimensional model of the operating environment, zones and objects that hinder or limit the movement, and the behaviour of the underwater vehicle. The most significant results are the formal description of the problem solution space, and the method of modelling the route of an autonomous underwater vehicle in space to improve the efficiency and quality of the solution of the problem of monitoring the state of the object of interest. The significance of the results obtained is the possibility of solving a complex multi-criteria optimisation problem of finding the route of an autonomous underwater vehicle to monitor the cable system in three-dimensional space.
Development And Experimental Study Of Analyzer To Enhance Maritime Safety Pavlo Nosov, Serhii Zinchenko, Viktor Plokhikh, Ihor Popovych, Yurii Prokopchuk, Dmytro Makarchuk, Pavlo Mamenko, Vladyslav Moiseienko, Andrii Ben Eastern European Journal of Enterprise Technologies, 2021 On the basis of empirical experimental data, relationships were identified indicating the influence of navigators' response to such vessel control indicators as maneuverability and safety. This formed a hypothesis about a non-random connection between the navigator's actions, response and parameters of maritime transport management. Within the framework of this hypothesis, logical-formal approaches were proposed that allow using server data of both maritime simulators and operating vessels in order to timely identify the occurrence of a critical situation with possible catastrophic consequences. A method for processing navigation data based on the analysis of temporal zones is proposed, which made it possible to prevent manifestations of reduced efficiency of maritime transport management by 22.5 %. Based on cluster analysis and automated neural networks, it was possible to identify temporary vessel control fragments and classify them by the level of danger. At the same time, the neural network test error was only 3.1 %, and the learning error was 3.8 %, which ensures the high quality of simulation results. The proposed approaches were tested using the Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Finland). The simulation of the system for identifying critical situations in maritime transport management made it possible to reduce the probability of catastrophic situations by 13.5 %. The use of automated artificial neural networks allowed defining critical situations in real time from the database of maritime transport management on the captain's bridge for an individual navigator.
RECENT SCHOLAR PUBLICATIONS
ОПТИМІЗАЦІЯ МАРШРУТУ СУДЕН З УРАХУВАННЯМ БЕЗПЕКИ ТА ПРОГНОЗУ ПОГОДИ С Дудченко, Д Макарчук Матеріали конференцій МЦНД, 313-318 , 2025 2025
УДОСКОНАЛЕННЯ МОДЕЛІ ПЛАНУВАННЯ СМУГИ ПРОВОДКИ ТА МАРШРУТІВ СУДЕН С Дудченко, Д Макарчук Collection of scientific papers «SCIENTIA», 176-179 , 2025 2025
INTEGRATION OF ACADEMIC, SIMULATION-BASED AND PRACTICAL TRAINING OF MARITIME PROFESSIONALS N Aleksandrova, V Zolotarenko, V Kulinich, Y Volkov, V Cherniavskyi, ... 2025
Development of a Virtual Environment for Monitoring Underwater Electrical Cables by an Autonomous Underwater Vehicle Based on Fuzzy Cellular Automata O Tymochko, О Sotnikov, S Dudchenko, D Makarchuk, A Zazirnyi, ... Problems of the Regional Energetics 63 (https://doi.org/10.52254/1857-0070 … , 2024 2024 Citations: 2
МЕТОД ОПТИМІЗАЦІЇ БЕЗПЕЧНОГО МАРШРУТУ ПЕРЕХОДУ СУДЕН З УРАХУВАННЯМ ПРОГНОЗУ ПОГОДНИХ УМОВ ТА ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ ПАЛИВА СВ Дудченко, ДВ Макарчук, ВІ Литовченко, АГ Ісайчєв, ВМ Жмур СУЧАСНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТА ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ НА ТРАНСПОРТІ, 299 , 2024 2024
Application of fuzzy cellular automata to optimize a vessel route considering the forecasted hydrometeorological conditions СВ Дудченко, ОІ Тимочко, D Makarchuk, АІ Головань Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 2 (3), 28-37 , 2024 2024 Citations: 5
Mathematical modeling and analysis of the reliability of the navigation complex ВІ Плотніков, СВ Дудченко, ГС Абрамов, ДВ Макарчук Науковий вісник Херсонської державної морської академії, 82-95 , 2023 2023 Citations: 4
APPROACHES TO IDENTIFYING THE PSYCHOLOGICAL MOTIVATIONAL STATES OF NAVIGATORS IN ERGATIC SYSTEMS P Nosov, Y Nahrybelnyi, I Riabukha, D Makarchuk ПРОБЛЕМИ СТАЛОГО РОЗВИТКУ МОРСЬКОЇ ГАЛУЗІ, 63 , 2023 2023
Development and experimental study of analyzer to enhance maritime safety P Nosov, S Zinchenko, V Plokhikh, I Popovych, Y Prokopchuk, ... Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 4 (3), 112 , 2021 2021 Citations: 67
Analysis of the main sources of errors in GPS measurements for ensuring the movement of ships ДВ Макарчук, ОМ Лещенко, ОП Безлуцька International Journal of Emerging Trends in emgineering research, Vol 8 (9 … , 2020 2020
Automated identification of an operator anticipation on marine transport PS Nosov, IS Popovych, VV Cherniavskyi, SM Zinchenko, YA Prokopchuk, ... Radio Electronics, Computer Science, Control, 158-172 , 2020 2020 Citations: 96
Методи та моделі підвищення ефективності морської навігації на основі інерціальних навігаційних систем в умовах невизначенності ДВ Макарчук, ДВ Макарчук Кропивницький: ЛА НАУ , 2019 2019
Теоретико-методичні засади реалізації компетентнісного підходу в системі ступеневої підготовки фахівців морської галузі (Результати науково-педагогічного експерименту в … ВВ Чернявський, СА Волошинов, АЮ Юрженко, ЛВ Авраменко, ... ХДМА , 2019 2019
Метод адаптивної обробки навігаційної інформації в умовах невизначеності С Герасимов, Д Макарчук, О Костенко Системи обробки інформації, 19-25 , 2018 2018 Citations: 9
Development of optimum navigation information processing algorithm МВ Борисенко, СВ Герасимов, ОІ Костенко, ДВ Макарчук Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України 3 (32), 38-44 , 2018 2018 Citations: 18
Оцінка точності визначення координат та курсу морського об'єкту в умовах невизначеності ДВ Обідін, ДВ Макарчук, ОМ Мішуков Системи озброєння і військова техніка, 115-120 , 2018 2018 Citations: 1
Метод оцінки мультіструктурного сигналу помилок інерціальних навігаційних систем ДВ Обідін, ДВ Макарчук, ОІ Костенко, НО Мішукова Системи озброєння і військова техніка, 21-27 , 2018 2018
Модель похибок навігації в аномальному гравітаційному полі Землі СВ Герасимов, ДВ Макарчук, ОІ Костенко Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних … , 2018 2018 Citations: 7
Development of optimum navigation information processing algorithm М Borysenko, S Herasimov, A Kostenko, D Makarchuk Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України, 38-44 , 2018 2018 Citations: 4
Метод підвищення ефективності морської навігації в умовах невизначенності ДМ Обідін, ДВ Макарчук, ДН Обидин Кіровоград: КЛА НАУ , 2016 2016
MOST CITED SCHOLAR PUBLICATIONS
Automated identification of an operator anticipation on marine transport PS Nosov, IS Popovych, VV Cherniavskyi, SM Zinchenko, YA Prokopchuk, ... Radio Electronics, Computer Science, Control, 158-172 , 2020 2020 Citations: 96
Development and experimental study of analyzer to enhance maritime safety P Nosov, S Zinchenko, V Plokhikh, I Popovych, Y Prokopchuk, ... Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 4 (3), 112 , 2021 2021 Citations: 67
Development of optimum navigation information processing algorithm МВ Борисенко, СВ Герасимов, ОІ Костенко, ДВ Макарчук Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України 3 (32), 38-44 , 2018 2018 Citations: 18
Метод адаптивної обробки навігаційної інформації в умовах невизначеності С Герасимов, Д Макарчук, О Костенко Системи обробки інформації, 19-25 , 2018 2018 Citations: 9
Модель похибок навігації в аномальному гравітаційному полі Землі СВ Герасимов, ДВ Макарчук, ОІ Костенко Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних … , 2018 2018 Citations: 7
Application of fuzzy cellular automata to optimize a vessel route considering the forecasted hydrometeorological conditions СВ Дудченко, ОІ Тимочко, D Makarchuk, АІ Головань Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 2 (3), 28-37 , 2024 2024 Citations: 5
Mathematical modeling and analysis of the reliability of the navigation complex ВІ Плотніков, СВ Дудченко, ГС Абрамов, ДВ Макарчук Науковий вісник Херсонської державної морської академії, 82-95 , 2023 2023 Citations: 4
Development of optimum navigation information processing algorithm М Borysenko, S Herasimov, A Kostenko, D Makarchuk Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України, 38-44 , 2018 2018 Citations: 4
Development of a Virtual Environment for Monitoring Underwater Electrical Cables by an Autonomous Underwater Vehicle Based on Fuzzy Cellular Automata O Tymochko, О Sotnikov, S Dudchenko, D Makarchuk, A Zazirnyi, ... Problems of the Regional Energetics 63 (https://doi.org/10.52254/1857-0070 … , 2024 2024 Citations: 2
Оцінка точності визначення координат та курсу морського об'єкту в умовах невизначеності ДВ Обідін, ДВ Макарчук, ОМ Мішуков Системи озброєння і військова техніка, 115-120 , 2018 2018 Citations: 1
ОПТИМІЗАЦІЯ МАРШРУТУ СУДЕН З УРАХУВАННЯМ БЕЗПЕКИ ТА ПРОГНОЗУ ПОГОДИ С Дудченко, Д Макарчук Матеріали конференцій МЦНД, 313-318 , 2025 2025
УДОСКОНАЛЕННЯ МОДЕЛІ ПЛАНУВАННЯ СМУГИ ПРОВОДКИ ТА МАРШРУТІВ СУДЕН С Дудченко, Д Макарчук Collection of scientific papers «SCIENTIA», 176-179 , 2025 2025
INTEGRATION OF ACADEMIC, SIMULATION-BASED AND PRACTICAL TRAINING OF MARITIME PROFESSIONALS N Aleksandrova, V Zolotarenko, V Kulinich, Y Volkov, V Cherniavskyi, ... 2025
МЕТОД ОПТИМІЗАЦІЇ БЕЗПЕЧНОГО МАРШРУТУ ПЕРЕХОДУ СУДЕН З УРАХУВАННЯМ ПРОГНОЗУ ПОГОДНИХ УМОВ ТА ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ ПАЛИВА СВ Дудченко, ДВ Макарчук, ВІ Литовченко, АГ Ісайчєв, ВМ Жмур СУЧАСНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТА ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ НА ТРАНСПОРТІ, 299 , 2024 2024
APPROACHES TO IDENTIFYING THE PSYCHOLOGICAL MOTIVATIONAL STATES OF NAVIGATORS IN ERGATIC SYSTEMS P Nosov, Y Nahrybelnyi, I Riabukha, D Makarchuk ПРОБЛЕМИ СТАЛОГО РОЗВИТКУ МОРСЬКОЇ ГАЛУЗІ, 63 , 2023 2023
Analysis of the main sources of errors in GPS measurements for ensuring the movement of ships ДВ Макарчук, ОМ Лещенко, ОП Безлуцька International Journal of Emerging Trends in emgineering research, Vol 8 (9 … , 2020 2020
Методи та моделі підвищення ефективності морської навігації на основі інерціальних навігаційних систем в умовах невизначенності ДВ Макарчук, ДВ Макарчук Кропивницький: ЛА НАУ , 2019 2019
Теоретико-методичні засади реалізації компетентнісного підходу в системі ступеневої підготовки фахівців морської галузі (Результати науково-педагогічного експерименту в … ВВ Чернявський, СА Волошинов, АЮ Юрженко, ЛВ Авраменко, ... ХДМА , 2019 2019
Метод оцінки мультіструктурного сигналу помилок інерціальних навігаційних систем ДВ Обідін, ДВ Макарчук, ОІ Костенко, НО Мішукова Системи озброєння і військова техніка, 21-27 , 2018 2018
Метод підвищення ефективності морської навігації в умовах невизначенності ДМ Обідін, ДВ Макарчук, ДН Обидин Кіровоград: КЛА НАУ , 2016 2016
