多功能UUV任务规划与评估方法研究

摘要

无人水下航行器（UUV）作为实现海洋强国、探索海洋空间的最重要技术，凭借其安全可靠性高、消耗成本低、自主智能化程度高等优势逐渐成为各国重点研究对象。然而作为UUV执行多项水下任务重要技术之一的任务规划技术在很大程度上标志着UUV的智能化水平，因此，任务规划成为UUV重要的环节并成为当前的研究难点。本文以UUV执行多项水下使命任务为例，针对多功能UUV任务规划与评估方法需求，开展了UUV科学使命文本描述、全局路径规划、任务规划系统建模、任务规划与评估方法设计和任务规划仿真平台构建等方面的研究。
　　首先：对多功能UUV在未知的、不确定的海洋环境下执行多项水下任务所遇到的不确定性时间进行研究分析，并给出了一定的控制方法；在此基础上结合UUV实际的作业需求，应用XMLSPY软件完成了多功能UUV基于XML语言的科学使命描述。
　　其次：针对UUV执行多项水下任务的时间序列规划的需求，设计了遗传优化算法，成功的使 UUV遍历每个任务同时又使走过的路径最短、时间最少，提高 UUV作业效率；接下来对遗传算法所存在缺陷提出改进，并将改进后的遗传算法应用到UUV路径规划当中，实现了UUV在运动过程中躲避障碍物的同时，所走过的路径最短，消耗的能量最少，为UUV规划出了一条最优的全局路径。
　　再次：以UUV执行多项任务为背景采用Petri网对UUV任务规划过程进行建模，使UUV具备处理不确定性事件的依据。在此模型的基础上提出了基于HTN的任务规划方法，证明了该方法在UUV任务规划中具有计算消耗小、子任务可共享、规划能够很好的效率。
　　最后：完成了多功能UUV任务规划仿真平台的构建，通过仿真平台验证本文所提出来的规划算法和规划方法的正确性和可靠性；最后本文将证据推理的评估方法引入到UUV任务规划系统的综合效能评估中，为UUV任务规划方案的选择及优化提供决策支持。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和研究方法

1.4 论文结构安排

第2章 多功能UUV任务不确定性分析与使命描述

2.1 引言

2.2 多功能UUV任务不确定性分析

2.3 基于XML语言的UUV使命描述

2.4 本章小结

第3章 基于遗传算法的UUV路径规划

3.1 引言

3.2 基于遗传算法的UUV作业时间序列规划

3.3 基于自适应遗传算法的UUV路径规划

3.4 UUV作业区域的航线规划

3.5 UUV全局路径规划仿真试验

3.6 本章小结

第4章 多功能UUV任务规划

4.1 引言

4.2 基于Petri网的UUV任务规划建模

4.3 基于HTN的UUV任务规划

4.4 UUV任务重规划

4.5 UUV任务规划仿真试验

4.6 本章小结

第5章 多功能UUV任务规划综合效能评估

5.1 引言

5.2 UUV任务规划效能分析

5.3 基于证据推理的UUV任务规划综合效能评估

5.4 基于案例的UUV任务规划综合效能评估

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢