时变洋流环境下知流局部规划器PFPA-v2的模拟基准评估与对比研究

《Journal of Marine Science and Engineering》：Simulation Study of Current-Aware Adaptive Potential-Field Local Planning for a Planar ROV Model in Time-Varying Currents

　　本研究是一项模拟实验，旨在评估一种适用于已知静态地图中存在时变洋流环境下的圆形平面远程操控载具（ROV）模型的知流感知局部规划器。PFPA-v2 融合了有界吸引力、威胁加权排斥力、洋流调整后的局部指令以及预验证的连通簇逃逸机制。一个统一的连续审计框架将相同的障碍物本体与内缩边界间距准则同时应用于规划轨迹和执行轨迹，而一个平面三自由度视线—PI 层则将参考路径行为与闭环跟踪相互解耦。在一个包含 60 个地图—洋流场景的冻结 2? 规划析因实验中，PFPA-v2-primary 实现了 54/60 条安全参考路径，而禁用四个所测组件后仅为 44/60。配对集成层面的差异具有统计学显著性，但没有任何单个主效应或二因子交互效应能够通过多重比较校正。在一项独立调参的共同间距对比中，CA-Informed RRT* 表现出更高的观测可靠性和更短的有条件路径长度，而 PFPA-v2-P09 则产生了更大的障碍物间距且记录的桌面规划时间大幅降低；地图簇区间未能支持规划器家族层面的排名结论。在统一的 PFPA-v2-primary 链路中，知流执行比无洋流前馈执行更为可靠。中等洋流和仿射重映射观测洋流研究具有探索性。研究结果支持一种可解释的模拟基准，但不支持全局完备性、六自由度可行性或野外规模 ROV 验证。