无人潜航器(AUV)是一个集感知,决策与规划,控制与执行等多功能于一体的综合系统。它融合了传感技术、人工智能、自动控制、模式识别、信息融合与理解、系统工程等多学科的研究成果,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。本文重点研究了基于声纳的AUV环境感知与地形建模,以及同时定位与标图方法,实现了AUV在航行时能同时定位与标图的能力,研究内容和结果如下:1.介绍了环境感知与地形建模技术对AUV向智能化发展的重要意义;阐述了环境感知与地形建模的主要研究内容,包括国内外的发展状况、同时定位与地形建模的方法,以及不确定信息的描述和处理方法;最后分析了环境感知与地形建模以及AUV同步定位与标图的关键问题。2.围绕AUV感知系统并描述了其组成部分,分别从内部感知和外部感知两个方面对AUV的感知系统进行了描述,在此基础上建立准确的环境感知系统模型。3.研究了AUV的外部环境感知与地形建模方法,建立了声纳模型,针对多波束声纳提出改进的HIMM作为声纳数字滤波算法;基于AUV感知系统,研究了水下地形的建模方法。根据环境中离散的三维点创建数字地形模型,生成水下等深线,利用OPENGL技术完成了水下地形的三维显示。4.基于声纳的AUV SLAM算法的研究,阐述了SLAM算法的原理。针对无人潜航器的状态和观测模型是非线性的特点,讨论了扩展卡尔曼滤波原理以及SLAM算法。5.基于提出的AUV环境感知与地形建模方法,设计了水下试验方案,并完成了湖试验证;设计了一个基于SLAM算法的地形勘测案例,在仿真环境下完成了该算法的验证。这些结果表明所提出的环境感知与地形建模方法以及SLAM的算法是有效可行的。