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工学硕士学位论文
水下机器人任务规划与重规划技术研究
硕士研究生 ：刘海涛
指导教师：张汝波 教授
学位级别：工学硕士
学科、专业 ：计算机系统结构
所在单位：计算机科学与技术学院
论文提交日期 ：2013 年 1 月
论文答辩日期 ：2013 年 1 月
学位授予单位 ：哈尔滨工程大学
Classified Index:
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A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on Mission Planning and Re-planning for
AUV
Candidate: Liu Haitao
Supervisor: Prof. Zhang Rubo
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Computer System Architecture
Date of Submission: January, 2013
Date of Oral Examination: January, 2013
University: Harbin Engineering University
水下机器人任务规划与重规划技术研究
摘要
自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles，AUV)是具有一定自主能力的智
能化水下设备，能在特定的环境任务信息下执行人类自身所不能进行的高难度、高危险
作业任务。随着海洋开发利用与 AUV 应用需求的不断推广，海洋环境和动作效果、状
态信息的复杂性与不可预知性以及水声通讯对人机实时干预的限制都给 AUV 提出了更
高要求。本文以 AUV 为研究背景，针对复杂海洋环境和任务多变的情况，研究提高
AUV 作业自主适应性、事件响应及时性与自身安全保障能力的核心理论和模型方法；
本文的主要工作如下：
(1)对 AUV 相关问题的研究背景与意义进行分析阐述；对国内外相关领域问题的研
究现状进行总结；并结合 AUV 应用需求和自身特点，给出本文的主要研究内容。
(2)因为 AUV 的体系结构从整体角度给出了 AUV 的相关功能和模块划分以及相互
间的数据、命令交互和协作关系，是进一步研究与实现 AUV 功能的基础和前提；所以，
对常见的体系结构缺点进行了总结；同时结合 AUV 工作特点和实际需求，提出了分层
规划与重规划的设计思想，并给出了 AUV 分层规划与重规划体系结构。在所设计的体
系结构基础之上，进行有效的模块功能划分与数据信息表示并详细阐述整体结构的主要
数据流程，同时对所设计的体系结构进行了合理的评价分析。
(3)对 AUV 的主要任务进行简单介绍并结合使命任务执行剖面图对可能的初始规划
与实际使命执行过程进行分析阐述。结合 AUV 分层体系结构选择合适的分层规划方法
并对其理论思想与规划过程进行研究；同时利用分层规划的与或树分解思想，提出并设
计了 AUV 使命分解的与或树相关定义关系和具体实例表示方法。给出了基于 AUV 任
务规划的有限状态机主要概念定义、相关