无人艇海底管道巡检作为一种新型的巡检方式,具有作业效率高、范围广、成本低和环境适应性强等优点。但由于作业时间长,且面临着不可预测的周边环境变化,需解决长时间航行和作业中可靠、高精度的导航问题,必要时还需给协同作业的水下无人系统提供导航增强服务。此外,近海区域水上交通比较繁忙,合规有效地避碰他船,是安全航行和作业的关键。因此,本文开展了无人巡检艇的多源导航、协同导航和航行船只避碰关键技术研究,主要研究内容包括:（1）分析了巡检对导航的需求,采用基于惯性导航/卫星导航/水声多普勒测速仪组合导航方案和卡尔曼滤波算法,实现了巡检艇航行和作业过程的精确定位。在与无人潜航器的协同导航上,提出了一种基于超短基线水声定位的协同导航改进方法,无人潜航器定位误差小于10m;采用基于视线法的线性PID控制方法,使巡检艇和潜航器始终处于有效的通信、定位距离和角度范围内,距离误差小于15米,角度变化小于1o,解决了协同导航不稳定、不连续问题。（2）针对相互间航行信息交互良好的合作目标船只避碰问题,提出了一种基于避碰规则的船舶航行模式预测模型。综合考虑船舶不同行为模式以及驾驶员操控的差异性,基于多约束条件下最优目标理论与方法建立了船舶航行模式预测模型,获得不同会遇局面下他船航行参考航迹包络,巡检艇据此可在规则下有效避碰。（3）针对相互间无信息交互的非合作非对抗目标船只近距避碰问题,对雷达设备获取的他船航行信息进行了姿态补偿,提出利用空间安全区域重叠度的方法来创建碰撞风险度（Collision Risk Index,CRI）评估模型,基于此,提出了近距避碰时机、策略和算法,仿真和实船实验验证了这一方法的有效性。本文的主要创新点包括:1.提出了一种基于超短基线水声定位的协同导航改进方法,使无人潜航器定位误差小于10m;采用基于视线法的线性PID控制方法,巡检艇、潜航器航行和作业过程中两者始终保持合适的距离和角度,协同导航能够稳定、连续。2.基于多约束条件下最优目标理论与方法创建了避碰规则下船只航行模式预测模型。3.提出基于空间安全区域重叠度的碰撞风险度CRI评估方法并创建非合作非对抗目标船只近距CRI的评估模型。