第1章 绪论 1
1.1 什么是海洋机器人 1
1.2 海洋机器人的可靠性 2
1.3 水下机器人的发展现状和研究动态 4
1.4 水面无人艇的发展现状和研究动态 9
1.5 海洋机器人软件可靠性技术现状 11
1.5.1 软件可靠性分类 12
1.5.2 软件可靠性研究存在的主要问题 13
1.5.3 海洋机器人软件可靠性研究 14
1.5.4 海洋机器人软件建模技术研究现状 15
1.5.5 海洋机器人系统仿真研究现状 20
第2章 基于可靠性的软件建模方法 26
2.1 海洋机器人系统的体系结构 26
2.2 基于语义Petri网的软件建模步骤 31
2.3 语义Petri网的定义 32
2.3.1 HOOPN的定义 33
2.3.2 HOOPN的行为语义 36
2.4 SPN中面向对象的表现 38
2.4.1 信息隐藏 38
2.4.2 抽象 38
2.4.3 继承实现 40
2.4.4 参变量的多态性 41
2.4.5 对象间的消息传递 42
2.4.6 对象实例化 43
2.5 SPN模型的展开 43
2.6 HOOPN模型的可达性分析 49
第3章 模型本体的构建 52
3.1 模型本体的构建 52
3.1.1 模型本体的构建准则 52
3.1.2 模型知识的本体表示 53
3.1.3 模型本体的结构 55
3.2 Petri网本体的核心概念集 57
3.2.1 基本元素概念集 57
3.2.2 结构元素概念集 58
3.2.3 特征元素概念集 59
3.2.4 概念间关系 60
3.2.5 概念公理 62
3.2.6 概念函数 62
3.3 UML本体的核心概念集 64
3.3.1 基本元素概念集 65
3.3.2 结构元素概念集 65
3.3.3 特征元素概念集 66
第4章 基于本体映射的模型自动转化方法 68
4.1 本体概念的语义层次 68
4.2 基于本体映射的模型自动转化步骤 70
4.3 相似度计算模型 71
4.3.1 基于特征的相似度计算 72
4.3.2 基于语义的相似度计算 76
4.3.3 综合相似度计算策略 78
4.4 实验对比 81
4.4.1 实验设计 81
4.4.2 评估方法 83
4.4.3 实验结果 84
4.4.4 与已有方法比较 87
4.5 分析与评价 88
第5章 AUV软件系统的SPN模型 90
5.1 基于语义Petri网的AUV可靠性分析方法 90
5.2 AUV系统的UML模型 91
5.3 AUV系统的HOOPN模型 96
5.4 AUV控制系统可靠性分析 99
第6章 海洋机器人分布式仿真系统设计 105
6.1 仿真系统体系结构 105
6.1.1 硬件体系结构 106
6.1.2 软件体系结构 106
6.1.3 信息集成中间件的体系结构 109
6.2 水下机器人六自由度水动力学仿真 112
6.2.1 坐标系和运动学方程 112
6.2.2 力、力矩和加速度 117
6.2.3 速度和位姿 119
6.2.4 水下机器人的动力学方程 121
6.3 环境仿真 125
6.3.1 潮流的特点 125
6.3.2 潮流的运动方程及求解 126
6.3.3 流函数生成海流场 128
6.4 水下机器人仿真试验 131
6.4.1 半实物仿真 131
6.4.2 远距离未知区域侦察试验 131
6.4.3 管道跟踪过程仿真 134
6.4.4 远距离自主采样过程仿真 137
后记 138
参考文献 140