1.1 研究背景及意义

当前，全球经济快速发展，人口数量急剧增加，与之相伴的是自然资源消耗的不断增长，陆地资源的日益匮乏。针对海洋的探索及开发在此时于人类而言变得更加重要。近年来，世界各国不断加大在自由进入海洋空间、维护海洋空间权益、增强海洋控制等方面的科技投入。海洋已经成为21世纪各国争相发展的焦点领域，海洋强国战略同时也是我国国家战略。

海洋开发，需要获取大范围、精确的海洋环境数据，需要进行相应的海底勘探、取样、水下施工等。要完成以上任务，需要一系列的海洋开发支撑技术，包括深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。同时，海底环境氧气含量低、压力大、水温低、能见度低，易受到波浪、潮汐、海流等影响，不适合人类直接或无法高效地参与作业，需要潜水设备或运载工具突破海底环境的限制，替代人类进行海洋环境勘察、地貌勘探、地形地貌摄影与绘图、水文调查等工作。自主海洋航行器（Autonomous Marine Vehicle, AMV）被广泛应用于军事作战^[1,2]、环境监测^[3,4]、海上搜救等领域^[5-7]。因其可大幅提高作业效率，具有较高的实用价值，受到研究人员广泛关注^[8-17]。随着科技、经济和军事领域的不断发展，人类对海洋航行器性能的要求也越来越高，为完成资源勘探、环境监测和海洋侦察等作业任务，迫切需要一种体积小、可控性好、续航能力长和搭载能力强的水下载体^[18]。

目前，世界上有许多国家正在致力于海洋航行器的研究和开发，涉及科学、环境、民用和军事等众多领域，显然，自主海洋航行器（AMV）已经成为人类认知、开发和应用海洋的一个重要工具。随着先进控制理论的不断完善及关键技术的持续进步，海洋航行器将会有更广泛的应用领域，帮助人类实现安全、环保及可持续发展的目标。