面向不规则时变海域的自主帆boat 覆盖路径规划：时空优化方法
机器人学
2026-02-19 v1
摘要
自主帆boat 因其风动续航能力而适合长期海洋观测。然而，其性能高度各向异性且受到非均匀时变风场和流场的强烈影响，这限制了诸如 boustrophedon sweeping 等现有覆盖方法的有效性。在环境和机动约束下的规划尚未得到充分探索。本文提出了针对自主帆boat 的时空覆盖路径规划框架，结合 (1) 空间域基于拓扑的形态约束以促进紧凑且连续的覆盖，以及 (2) 基于预测的前瞻规划在时空域中预测环境演化，实现远见决策。在包含部分方向可达性情景的随机非均匀时变海洋环境中的仿真测试表明，所提方法生成的高效可行覆盖路径，而传统策略往往难以实现。迄今为止，本研究为面向在非均匀时变海洋环境中运行的自主帆boat 解决覆盖路径规划问题提供了首个专项解决方案，为未来多帆boat 协同覆盖奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2602.15901,
title = {Coverage Path Planning for Autonomous Sailboats in Inhomogeneous and Time-Varying Oceans: A Spatiotemporal Optimization Approach},
author = {Yang An and Zhikang Ge and Taiyu Zhang and Jean-Baptiste R. G. Souppez and Gaofei Xu and Zhengru Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.15901},
year = {2026}
}
备注
12 pages, 9 figures. This work has been submitted to the IEEE for possible publication