柔性补给约束下燃料与时间最优的无人水面艇轨迹规划

本文研究了在考虑方向相关海流和柔性补给约束的情况下，无人水面艇的轨迹优化问题。随着面向商业、科学与军事应用的海洋无人水面艇自主导航技术日益受到关注，本研究由此展开。有关此类载具的文献已探讨了节能轨迹优化与时效轨迹优化，但包含补给停靠与多目标优化的轨迹优化技术的应用仍相对未被充分探索。我们通过将轨迹设计问题构建为一个具有多目标代价函数的非凸混合整数优化程序来应对这一开放挑战，随后应用动态规划求解该优化程序以获得燃料与时间最优轨迹。我们将这些结果综合为一系列帕累托前沿，展示了在具有方向相关海流的典型航线上燃料消耗与航行时间之间的权衡。此外，我们所求解的最优轨迹揭示了当燃料水平降低以及载具遭遇不利海流时其行为的变化。我们的结果给出了关于整体轨迹优化过程的若干有意义的见解。