基于高保真仿真的远程自主水下航行器任务风险管理方法

《IEEE Journal of Oceanic Engineering》：The Role of Simulation as an Integral Element of Risk Reduction for Autonomous Underwater Vehicle Operations

　　

摘要：

自主水下航行器（AUVs）使得获取独特的海洋观测数据集成为可能，并在全球海洋的探索与监测中发挥着日益重要的作用。然而，由于航行器本身的复杂性、操作人员的干预机会有限，以及作业环境动态多变且往往难以精确表征，AUV作业本质上涉及重大风险。为提高作业可靠性，我们提出了一种将高保真仿真整合到远程AUV任务作业风险管理流程中的实用方法。我们利用超远航程AUV——Autosub Long Range，这种专为超视距作业设计的长续航AUV，展示了如何将基于物理信息的高保真仿真系统性地应用于任务预演、软件验证、导航评估以及紧急情况评估，涵盖外场作业之前和进行中的全过程。该方法被应用于三次复杂的实际任务中：西南航道区域的长期无人伴随作业、北海退役油气设施附近的低空航测作业，以及阿蒙森海海域的多日冰下作业。结果表明，高保真仿真在降低作业风险、提高任务准备度以及增强对自主系统行为信心方面可发挥重要作用。