針對智能水下機器人(AUV)軟件故障修復過程中存在的修復代價過高和系統環境只有部分可觀察的問題,提出了一種基于微重啟技術和部分客觀馬爾可夫決策(POMDP)模型的AUV軟件故障修復方法。該方法結合AUV軟件系統分層結構特點,構建了基于微重啟的三層重啟結構,便于細粒度的自修復微重啟策略的實施;并依據部分可觀馬爾可夫決策過程理論,給出AUV軟件自修復POMDP模型,同時采用基于點的值迭代(PBVI)算法求解生成修復策略,以最小化累積修復代價為目標,使系統在部分可觀環境下能夠以較低的修復代價執行修復動作。仿真實驗結果表明,基于微重啟技術和POMDP模型的AUV軟件故障修復方法能夠解決由軟件老化及系統調用引起的AUV軟件故障,同與兩層微重啟策略和三層微重啟固定策略相比,該方法在累積故障修復時間和運行穩定性上明顯更優。