作为国家经济战略重要举措,无人船的研究和应用促进了海洋经济发展,有利于减少海洋运输成本以及人工成本,具体可应用于各类工程矿产、渔业运输、船舶和岛屿资源补给,以及海洋测绘与水文监测。本文研究无人船的自主航行任务,其技术核心在于全局路径规划和局部避障,全局规划具体包括全局海面环境信息的获取和路径规划算法的实现,无人船局部避障需要实现障碍物的检测跟踪,以便制定避障策略。自主航行技术对于无人船的投入使用具有重大的意义。本文研究重点在于海面信息的获取实现;全局路径规划算法分析和实现;局部避障过程中动态障碍目标物检测跟踪算法研究和实现。相关研究得到广东省科技计划项目(2017B010118002)资金支持。论文主要工作包括:(1)无人船全局海面信息的获取,通过分析介绍国际标准S-57格式电子海图理论模型和数据结构,研究S-57电子海图的ISO8211封装标准,在此基础上实现对S-57电子海图的信息提取,为无人船全局路径规划模块实现提供环境地图信息。(2)无人船全局路径规划算法的实现,通过分析现有算法存在时间以及性能上的不足,本文提出使用快速扩展随机树算法(RRT)实现无人船的路径规划;根据实际项目要求,在RRT算法基础上改进实现多途径点路径规划算法;并通过实验验证算法的有效性;最后实现S-57电子海图解析显示以及无人船路径规划系统。(3)针对无人船局部避障过程中对目标持续准确跟踪的需求,本文引入长时间目标跟踪TLD算法并分析存在的不足,利用selective search候选框生成算法以及相关滤波目标跟踪算法进行改进,提出TLD_CF目标跟踪算法,提升TLD算法的精度和鲁棒性。最后通过实验验证TLD_CF算法在时间以及跟踪效果上的改进。