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随着科技的发展,人类探索海洋的脚步迈向更深更广的海域。水下智能机器人(AUV)是人类探索海洋的重要工具,其具有探测水下地形、采集海洋深度剖面水文信息等重要作用。目前,载人潜水器(HOV)、遥控式水下机器人(ROV)都已经具有全海深作业能力,即能在水下11000米深度处作业。全海深AUV的出现已经是必然趋势。由于全海深AUV在垂向运动距离过大,且其自身携带能源有限,因此全海深AUV必须采用无动力方式进行下潜和上浮。为了减小其潜浮运动的垂向阻力,全海深AUV采用立扁体外形。对于这种特殊的立扁体形AUV,其无动力潜浮运动过程中,没有人为控制,因此在其水下作业前,了解其潜浮运动过程中的状态信息十分重要。在全海深AUV设计阶段,就必须知道其无动力下潜和上浮过程的状态信息以及其下潜和上浮阶段所需时间,便于能源配置。因此,对其无动力潜浮运动进行仿真,显得尤为重要。本文综合考虑其下潜和上浮过程中的重浮力变化,开发了全海深AUV无动力潜浮运动分析系统纯数字仿真系统和视景仿真系统。本文首先概述了深海潜水器(包括HOV、ROV、AUV)的研究现状和视景仿真技术的研究进展,并分析了深海潜水器的无动力潜浮运动方式。然后,以垂向阻力作为主要参考因素兼顾直航阻力性能,在满足总布置的情况下,选择最优立扁体外形作为全海深AUV主艇体外形。接着完成其动力学建模,推导出其潜浮运动空间运动方程。完成其动力学建模之后,将对全海深AUV整个潜浮运动过程进行详细阶段划分,并分析各个阶段其重浮力变化情况。同时,对海水物理参数变化与AUV载体物理参数变化不一致引起的整个潜浮运动过程中AUV载体所受浮力变化进行详细分析,并完成AUV载体所受浮力变化与其所处深度之间定量关系模型的建立。结合上述建立的动力学模型和AUV载体所受静力变化模型,在MFC平台下开发了全海深AUV无动力潜浮运动分析系统,此纯数字仿真系统具备人性化的人机交互界面,可轻松完成抛载配置和工作深度设定等初始化工作,能模拟全海深AUV无动力潜浮运动全过程,同时预报整个过程的AUV载体速度和姿态等状态信息。最后,在Creator和Vega下完成全海深AUV无动力潜浮运动虚拟场景模型建立和虚拟场景的构建,并在MFC平台下开发了全海深AUV无动力潜浮运动视景仿真模块。此视景仿真模块与前面建立的全海深AUV无动力潜浮运动分析系统进行SOCKET通信,将纯数字仿真系统输出的数据转化为图像,逼真展现出全海深AUV无动力潜浮运动全过程。