在军事领域中,水下潜器因其强大的突击能力,对领海领土安全防卫有着不可替代的作用。鉴于我国的军事战略发展要求、水下潜器的突防技术的应用对我国的军事力量意义非凡,我们应抓住机遇,加速开发水下潜器突防技术。本文提出水下潜器突防系统的相关概念,重点研究地形回避、威胁规避技术以及路线优化算法,这些是突防路线设计的理论基础。水下潜器突防路线设计是指根据任务目标,在突防空间内应用地形回避、威胁规避的技术规划出最优的航行路线,其最终目的是水下潜器参考规划出来的最优突防航行路线安全快速地完成任务。本文主要研究内容如下:首先,介绍了和声搜索算法的基本原理及计算流程,验证了算法的收敛性。通过算法性能仿真实验,分析了四种基本参数对算法优化性能的影响,并平衡参数影响的优劣程度,得出了它们的取值最佳范围。其次,将协同进化的思想融入到HS算法中,提出了协作和声搜索算法(Cooperative Harmony Search,CHS)。并且选用五个典型的标准测试函数对CHS算法的性能进行了分析。分析结果表明CHS算法的收敛精度和速度都优于基本的HS算法,并进一步把CHS算法与遗传算法和粒子群算法相比,CHS算法不仅精度高而且还避免了遗传算法和粒子群算法的早熟收敛问题。再次,研究地形回避、威胁规避技术,提出了地形回避的性能指标,并且深入研究突防中的威胁模型。通过分析水下潜器的经典威胁模型及其发生的情况,总结出建立威胁模型的两种方法:几何体简化方法和量化威胁可视域方法。前一种方法简单有效,通过依赖精确的威胁模型,绕过威胁实现威胁规避。后一种方法从地形可见性原理出发,对固定威胁,地形起到了遮蔽作用;对未知和动态威胁,给出了突防空间中可见性最少的点,即威胁值最小的点,通过这些点组成的路线即可实现威胁规避。最后,建立了三维突防空间模型,由地理空间模型、障碍物模型、海流模型、威胁模型四部分构成。提出了设计水下潜器突防路线的适应度数学模型,并进行仿真实验。通过实验分析了海底地形、水下障碍物、海流、威胁约束对路线优化的影响。最后应用协作和声搜索算法、和声搜索算法、遗传算法和粒子群算法进行突防路线规划设计仿真实验。分析结果得出,协作和声搜索算法在进行突防路线规划设计时性能更好,设计的路线更加满足水下潜器突防的需要。