海洋是未来人类赖以生存的重要资源。随着人类不停地对海洋进行发掘与利用,水下运载器为人们提供了非常合适的平台。为了获取更多的海洋利益,大量用于海洋调查、科学试验以及资源勘探等用途的水下运载器不断投入使用。众所周知,水下运载器在复杂的海洋环境中自主导航和协同机动是非常困难的。由于水下应用环境非常复杂、且具有很强的时变性,使得水下运载器要解决精确导航、自主避险和协同控制等关键技术面临诸多挑战。无论何种水下运载器,都需要在保障航行安全的基础上,才能顺利完成使命。因此,对海洋环境安全态势进行评估可以为水下运载器安全航行、顺利完成任务提供有效的参考。然而,当前关于海洋环境安全态势评估的研究还处于探索阶段。为此,本文围绕复杂海洋环境中水下运载器安全航行和自主避险面临的共性基础科学问题,以水下运载器为研究对象,建立复杂海洋环境要素认知模型,揭示多元异质动态环境要素所蕴含安全航行威胁特征的一般性规律。应用Dempster-Shafer(D-S)证据理论对海洋环境安全态势进行评估,解决复杂海洋空间多尺度安全态势场的生成演化问题,为水下运载器在复杂海洋环境中安全航行和自主避险提供理论基础和技术支持。主要从以下几个方面开展研究工作:针对海洋环境呈现的非结构性和多态性特征,分析了主要影响水下运载器安全航行的海洋环境要素。结合海洋环境要素的相关特征,研究了海洋环境要素与水下运载器的位置、姿态、速度、升沉等参数之间的映射关系,探讨了海洋环境要素对水下运载器的影响机理。根据海洋环境要素的物理、几何、行为的抽象特征分布规律,探讨了海洋环境要素的内涵(属性、空间、方位、等级等)及其相互之间的作用关系。并针对它们对水下运载器航行安全的影响,提出了一种基于区间中心值的基本概率赋值构造方法,用来描述和表征复杂海域多元异质环境要素对水下运载器航行的威胁特征。同时,将由不确定因素造成的不确定信息进行合理分析及定量描述。针对不确定因素产生的不确定信息问题,充分利用已知信息,提出了一种基于确定度的决策概率转换方法。该方法可以有效地将不确定信息转换为确定信息,减小决策风险。多元素命题是对单元素命题支持的一种表现,而决策概率转换是将这种表现给予了量化。巧妙利用它们之间的这种内在联系,使用基于关联系数的决策概率转换方法评价标准,来评价转换方法的优劣。针对D-S证据理论中证据冲突表征方法的不足,提出了一种基于决策概率的冲突度量方法。该方法利用新的决策概率转换方法,对初始证据进行决策概率转换;并根据证据间的关系,用决策概率之差来定义冲突系数。新的冲突系数能够合理、准确地度量证据之间的冲突。针对D-S证据理论融合方法存在的问题,提出了一种基于冲突度量的融合方法。该方法利用新的冲突系数对Dempster的融合规则进行改进,较好地解决了融合规则不合理问题。根据评估指标确定原则,结合各个海洋环境要素的特点,建立了海洋环境安全态势的评估指标集,并将评估等级划分为五级。根据实际需要,对海洋环境要素数据进行了一致化处理。提出了一种基于基本概率赋值的超标权确定方法,用以确定各个海洋环境要素的权重,进而对海洋环境要素进行加权处理。通过改进后的融合规则融合处理后的海洋环境要素数据,从而实现对海洋环境安全态势的评估。最后以某一海域为例,用本文的研究方法对其安全态势进行评估,生成安全态势场,为水下运载器的安全航行和自主避险提供决策支持。