海洋溢油对海洋环境和人类生产生活产生很大的危害。溢油事故发生后,快速、高效的获取准确有效的溢油分布等信息,对快速制定有效的溢油处理措施具有重要作用。随着自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术的发展,应用AUV观测和采集海洋溢油形成的羽流的时空分布信息逐渐受到国际上的关注。鉴于AUV的能力和特点,AUV可对溢油羽流进行自主追踪和观测,进而可实现高时空分辨率的溢油羽流数据的快速高效获取,为溢油事故发生后的处置策略制定提供目前其他手段和方式所难以获得的重要信息。本论文即面向AUV在海洋溢油羽流探测中的应用需求,依托国家自然科学基金项目“基于仿生行为的自主水下机器人海洋溢油羽流追踪和测绘研究(41376110)”,重点对AUV自主追踪和测绘海洋溢油羽流的策略和算法进行研究。主要研究工作如下:(1)分析了海洋溢油羽流的组成及特点;基于海洋溢油羽流模型和拉格朗日粒子随机行走方法,建立了一种溢油羽流计算机仿真模型;并基于建立的模型,利用C++编程语言开发了一个AUV追踪和测绘海洋溢油羽流的计算机仿真环境;研究的模型和仿真环境,为AUV追踪和测绘海洋溢油羽流的策略和算法研究提供了支持。(2)为了提高AUV基于多种溢油探测传感器信息探测海洋溢油的效率和准确性,设计了一种将多个溢油传感器采集到的多种溢油示踪物信息进行在线处理和融合的算法。该算法可使AUV能够准确的判断其是否检测到溢油羽流,为AUV基于探测传感器信息在线决策和规划提供了可靠的依据。(3)针对溢油源连续泄露形成的溢油羽流,设计了一种AUV追踪和测绘该溢油羽流水平剖面的策略,该策略可在羽流分布不连续和羽流轴线发生弯曲的情况下,实现对羽流的追踪和水平剖面数据的有效获取。针对设计的策略,利用基于行为的规划方法,对AUV实现该策略的规划算法进行了设计和软件实现。最后通过计算机仿真对设计的策略和算法进行了仿真研究,验证了策略和算法的有效性。(4)针对溢油源得到封堵后,已形成的溢油羽流随海流运动所形成的无源动态溢油羽流,设计了一种AUV追踪和测绘该溢油羽流边界的策略,并设计和软件实现了 AUV实现该策略的基于行为的规划算法。计算机仿真结果表明,利用该策略,AUV可以有效的沿着溢油羽流的边界运动实现对边界的追踪以及边界信息的获取,可为溢油的运动和扩散等推断提供重要支持。