智能水下机器人作为人类探索深海空间重要载具,在海洋开发、水下救生、情报搜集、侦察等多个方面具有重要作用,已成为各国海洋开发和海军装备的重要研究方向之一。由于自身携带能源限制或任务更新的需要,使得自主安全归航技术成为了智能水下机器人研发设计中的关键技术。通过数字仿真、物理仿真与半物理仿真对比,研究发现半物理仿真能以适当的成本在可控的环境下安全可重复试验。借鉴航天器对接设计经验,本文设计了智能水下机器人自主归航半物理仿真系统。本文首先概述了半物理仿真系统在航天领域、汽车领域和船舶领域的研究现状,重点介绍了半物理仿真系统在水下机器人和海洋平台的应用及发展趋势。然后对智能水下机器人在真实海况下受力分析得到了六自由度运动方程,并在VC平台上实现动力学仿真。通过一系列的典型操纵性试验,验证了该动力学模型的真实性和可靠性。接下来综合使用Creator和3DSMax软件实现了水下空间实体建模,并利用Vega进行模型驱动。就水下空间随着水深增加越来越暗的自然现象,提出了使用纹理映射技术的解决方案,取得较好的视觉效果。最后详细介绍了在MFC中制作菜单、工具条、属性表单等过程,并基于MFC创建了模块化集成仿真系统,同时分析了系统中各模块的实际功能。关于半物理仿真系统的软硬件结构及视景仿真实现是本文的重点研究内容之一。从集成仿真系统的需求分析出发,设计了半物理仿真系统硬、软件体系结构,给出了智能水下机器人从不同初始位置开始进行自主归航的仿真试验,并将运动过程中实际轨迹与规划轨迹对比,验证了AUV的体系结构及软件、硬件可靠性。