在新时代发展之下,世界各国、各研究机构的战略发展方向逐渐在海洋上铺展开来,无人船技术作为其中发展的热点,在民事领域和军事领域中,相较于传统船舶,在安全性和经济性上都有很高的提升潜力。无人船的避碰路径规划能力是其关键技术之一,是其智能化的重要体现。本文依托“无人船系统项目”研制课题,开展了如下几个方面的研究。(1)通过对无人船的路径规划算法的概述,结合国内外的研究,对无人船避碰路径规划进行分析,可分为全局路径规划和局部路径规划,对其中的各个算法的特点进行研究分析,最后选用PRM算法和速度避障算法作为本文的研究基础。(2)对无人船的全局路径规划进行研究。通过对原PRM算法研究,分析其学习阶段和查询阶段的步骤,发现其有三个方面有待改进:路径之间连接的复杂化;采样点在障碍物的分布不充分;路径的不光顺。针对以上不足之处,做出以下几点改进:基于节点重连接的路径优化;对障碍物周围采样点进行增强;对路径进行二次B样条曲线优化。根据以上改进,使算法更适用于无人船的路径规划,然后在简单、复杂、有狭小通道三种情况下进行仿真计算,结果表明改进后的算法能够规划出一条距离短,安全、有效的路径。(3)针对无人船的环境构建问题,根据无人机或卫星的航拍图,对无人船的环境进行自动构建。由于电子海图和AIS系统有时并不能覆盖无人船执行任务时的环境信息,为了保证无人船的智能化,采用U-net神经网络结构对可航行区域和不可航行区域进行自动识别,由于使用了冗余识别,在保证精度的情况下,程序能够将全部障碍区域都识别出来,然后对障碍物的轮廓线坐标信息进行提取,用来进行环境的构建。(4)结合《避碰公约》中的规则,对无人船的局部避碰进行研究。首先对无人船的避碰风险度进行评判,然后以无人船与障碍船舶的速度作为基本参数,根据速度与位置、船舶安全半径之间的关系确定会发生碰撞危险的速度领域,在这个领域中找到速度的最小改变量u,对无人船的速度进行改变。最后结合《避碰公约》,在对遇、交叉相遇、追越的三种情况下进行仿真计算,仿真结果表明无人船和障碍船舶在多种情况下成功的进行了避障。