Dynamic Mission Planning Framework for Collaborative Underwater Operations Using Behavior Trees

水下 计算机科学 环境科学 环境资源管理 海洋工程 过程管理 运筹学 地质学 业务 工程类 海洋学
作者
Seunghyuk Choi,Jongdae Jung
出处
期刊:Journal of Marine Science and Engineering [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (8): 1458-1458
标识
DOI:10.3390/jmse13081458
摘要

This paper presents a behavior tree-based control architecture for end-to-end mission planning of an autonomous underwater vehicle (AUV) collaborating with a moving mothership in dynamic marine environments. The framework is organized into three phases—prepare and launch, execute the mission, and retrieval and docking—each encapsulated in an independent sub-tree to enable modular error handling and seamless phase transitions. The AUV and mothership operate entirely underwater, with real-time docking to a moving platform. An extended Kalman filter (EKF) fuses data from inertial, pressure, and acoustic sensors for accurate navigation and state estimation. At the same time, obstacle avoidance leverages forward-looking sonar (FLS)-based potential field methods to react to unpredictable underwater hazards. The system is implemented on the robot operating system (ROS) and validated in the Stonefish physics engine simulator. Simulation results demonstrate reliable mission execution, successful dynamic docking under communication delays and sensor noise, and robust retrieval from injected faults, confirming the validity and stability of the proposed architecture.
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