摘要：随着海上任务——从资源勘探到战术侦察——对精度要求的不断提升，单一平台部署受限于续航能力不足、通信时延显著等瓶颈，异构多机器人系统协同作业成为研究热点。其中，无人水面艇（USV）与自主水下机器人（AUV）的协同部署提供了互补性解决方案：USV充当高带宽通信中继与移动充电站，AUV则执行高分辨率海底测绘与监测任务[1]。自主对接是该协同框架的核心环节，使AUV能以USV为中继节点完成数据卸载与能量补给，打通水下作业与水面任务管理的连接通道。然而，开阔海域环境下的可靠对接仍面临巨大挑战，核心难点在于USV与AUV通常均为欠驱动系统，独立控制输入少于自由度数量，导致平台极易受海流、风浪等环境载荷干扰，引发轨迹跟踪性能下降或航向漂移，最终影响对接成功率。为此，本文构建专用仿真环境，通过解析实测风矢量与海流矢量实时评估对接成功率，动态生成最优对接航向与轨迹，以解决欠驱动异构海洋平台对接的复杂性问题。该系统不仅在MATLAB高精度仿真器中完成了算法优化，更通过实海况现场试验验证了其在真实海洋环境中的鲁棒性。

海上任务——从资源勘探到战术侦察——对精度要求的持续攀升，不断拓展着自主系统的能力边界。然而，随着任务剖面日趋复杂，单一平台部署的固有局限，如有限的电池容量与通信时延，逐渐成为显著瓶颈。为保障任务持续性并提升作业灵活性，异构多机器人系统的相关研究日益深入。其中，无人水面艇（ASV）与自主水下机器人（AUV）的协同部署提供了极具协同效应的解决方案：ASV充当高带宽通信中继与移动充电站，而AUV则专注于高分辨率海底测绘与监测任务[1]。

自主对接是该协同框架的关键纽带，它允许AUV将ASV作为数据中继与能量补给的中枢节点，从而将水下作业与水面任务管理有机衔接。然而，在开阔海域实现可靠对接的难度众所周知。一项关键技术障碍源于USV与AUV通常均为欠驱动系统，其独立控制输入数量少于可用自由度。这种固有的欠驱动特性使得平台对环境载荷极为敏感；海流与风浪的扰动会导致轨迹跟踪性能显著下降或航向发生非预期偏移，最终危及对接成功。

因此，制定显式考量这些外部扰动合力的策略，对于生成可行的对接路径与控制律至关重要。本文通过构建专用仿真环境，着力解决欠驱动异构海洋平台对接的复杂性问题。我们的框架通过分析实测风矢量与海流矢量实时评估对接成功率，从而实现最优对接航向与轨迹的动态生成。所提系统不仅在MATLAB高精度仿真器中完成了算法优化，更通过实海况现场试验验证了其在实际海洋环境下的鲁棒性。