海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知方法研究.pdf

1、為了提高海上無人系統(tǒng)在不確定海洋環(huán)境下執(zhí)行自主導(dǎo)航、搜索和跟蹤等復(fù)雜任務(wù)的適應(yīng)性，不確定環(huán)境認(rèn)知方法的研究是亟待解決的關(guān)鍵問題。不確定環(huán)境認(rèn)知是對海洋環(huán)境、系統(tǒng)狀態(tài)和任務(wù)執(zhí)行三方面可能出現(xiàn)的不確定事件進行識別，并且計算出這些不確定事件的發(fā)生對當(dāng)前任務(wù)的影響程度。不確定環(huán)境認(rèn)知的結(jié)果用于觸發(fā)決策模塊。海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知方法的研究可以有效地為其適應(yīng)性提供技術(shù)支持，奠定理論基礎(chǔ)。本文主要內(nèi)容如下：
　　首先，本文為了使海上無人系

2、統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)類似人類的認(rèn)知過程，對海上各類不確定事件對任務(wù)的影響程度進行統(tǒng)一認(rèn)知，并實時動態(tài)地利用各個階段的認(rèn)知結(jié)果來觸發(fā)不同層次的決策，最大程度地提高海上無人系統(tǒng)的決策效率。研究了具有不確定信息處理、不確定信息再生和不確定環(huán)境知識庫的海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知框架。通過與其他無人系統(tǒng)認(rèn)知模型的對比分析可知，該認(rèn)知模型在理論適應(yīng)性、規(guī)范性以及工程適用性三方面都具備了比較高的水平。
　　其次，為了使海上無人系統(tǒng)的決策模塊可以實時動態(tài)地

3、直接提取各個階段的不同等級、不同類型的不確定環(huán)境認(rèn)知結(jié)果，需要用單一的知識表示形式將不確定環(huán)境認(rèn)知的整個系統(tǒng)信息表示為決策模塊可以理解的知識表示形式。本文在對比分析其他無人系統(tǒng)知識表示的基礎(chǔ)上，比較全面地給出了海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知的本體模型，仿真實驗結(jié)果表明該本體建模方法的有效性，體現(xiàn)了知識的共享性和重用性，系統(tǒng)的互操作能力。
　　再次，為了將本體表示的不確定環(huán)境認(rèn)知的各階段定性結(jié)果進行量化處理，并提高其準(zhǔn)確率，需要利用一種

4、類人的認(rèn)知方式將知識進行定量表示，并采用基于概率論的不確定推理方法來實現(xiàn)。本文研究出了基于本體和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知方法。通過自主水下潛器在不確定海洋環(huán)境中執(zhí)行具體的導(dǎo)航、搜索和跟蹤任務(wù)對該方法進行了驗證，海中試驗和仿真實驗結(jié)果表明基于本體和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的不確定環(huán)境認(rèn)知方法的有效性。基于本體和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知方法不僅可以解決海上無人系統(tǒng)不確定環(huán)境認(rèn)知的定量與定性兼有的認(rèn)知難點問題，還能發(fā)揮本

5、體領(lǐng)域范圍共享和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)不確定性推理的優(yōu)勢。
　　最后，由于可變自主系統(tǒng)需要利用態(tài)勢認(rèn)知的結(jié)果來觸發(fā)自主等級的重新計算、對用戶操作進行輔助認(rèn)知和評價，所以本文提出了面向可變自主系統(tǒng)的態(tài)勢認(rèn)知方法。態(tài)勢認(rèn)知的體系結(jié)構(gòu)包括環(huán)境事件的識別與環(huán)境事件對任務(wù)影響計算、海上無人系統(tǒng)執(zhí)行能力評估、任務(wù)建議和綜合態(tài)勢認(rèn)知五個部分，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯結(jié)合的方法實現(xiàn)了面向可變自主系統(tǒng)的海上無人系統(tǒng)態(tài)勢認(rèn)知過程。通過水面無人艇的海中試驗和仿真實