无人水下航行器基于传感器的规划与控制综述
机器人学
2026-04-08 v1
摘要
本综述考察了无人水下航行器（UUV）基于传感器的规划与控制的最新方法。在复杂、不确定的水下环境中，UUV 需要先进的规划和控制策略以实现有效导航。这些水下航行器面临重大挑战，包括漂移和噪声传感器测量、全球导航卫星系统（GNSS）信号的缺失，以及低带宽、高延迟的水下声学通信。重点在于响应式局部规划层，这些层适应实时传感器输入（如声呐和惯性测量单元（IMU），以提高定位精度和动态海洋条件下的自主性，实现动态避障和实时重规划。该综述将现有文献分类为解耦和耦合的基于传感器的规划与控制架构。解耦架构顺序处理规划和控制阶段，而耦合架构提供更紧密的反馈循环以实现更快速的响应。对耦合规划与控制方法的比较分析表明，虽然 PID 控制器简单，但它们缺乏复杂机动所需的预测能力。模型预测控制（MPC）提供优越的路径优化，但可能计算密集，而不变集控制器在受限环境中提供强大的安全保证，但可能牺牲灵活性。主要贡献包括一种结合规划与控制的架构分类、对自适应局部规划的关注，以及对集成规划框架中控制器角色的分析。
引用
@article{arxiv.2604.05003,
title = {A Survey on Sensor-based Planning and Control for Unmanned Underwater Vehicles},
author = {Shivam Vishwakarma and Tejal Bedmutha and Dharmendra Kumar Patel and Vijay Bhaskar Semwal and Leena Vachhani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05003},
year = {2026}
}