إطار متكامل لملاحة المركبات تحت الماء الذاتية بشكل آمن وفعال: توحيد تخطيط المسار المتقدم، تتبع المنحنيات التكيفية، واستكشاف ثلاثي الأبعاد المدفوع بالمعلومات

يعتبر تخطيط المسار الفعال وتتبّع المسار مركزياً لملاحة المركبات تحت الماء الذاتية (AUVs) بشكل آمن ومستقل في بيئات معقدة وغير معروفة. في هذه الورقة، نقترح إطاراً متكاملاً يجمع بين تخطيط المسار المتقدم، تتبّع المسارات التكيفية، واستكشاف ثلاثي الأبعاد مقيد بالسونار. أولاً، تم تحسين مخطط المسار من خلال تضمين الكشف عن التصادمات المعتمد على هامش السلامة، أوزان تجنب العقبات ثلاثية الأبعاد، وإعادة التخطيط عبر الإنترنت. ثانياً، تم تعزيز وحدة التتبع مع تحسين B-spline والتحكم في السرعة التكيفية لضمان مسارات سلسة وقابلة للتنفيذ ديناميكياً. ثالثاً، تم تعزيز استراتيجية الاستكشاف مع تجميع الحدود، وتقييم مكاسب المعلومات متعددة الأبعاد، وتحسين مسار TSP. يعالج إطارنا بشكل مشترك القيود العملية بما في ذلك قيود مجال الرؤية للسونار المتقدم، هوامش السلامة، وترابط إعادة التخطيط الديناميكي مع إمكانية التتبع على مستوى منخفض، مع دعم كل من فك الارتباط المودولي والتشغيل التعاوني المتكامل. تُظهر المحاكاة باستخدام ArduSub SITL وGazebo أن نهجنا المتكامل يحقق أداءً متفوقًا في سلامة المسار ودقة التتبع، مع تغطية استكشاف تبلغ 79.08%، مما يؤكد فعاليته للاستقلالية القوية لـ AUVs في سيناريوهات ثلاثية الأبعاد تحت الماء غير المعروفة.