扫海作业是对目标水域地形的探测过程,传统的扫海作业是通过船舶携带海洋探测设备进行的,由于海洋环境的恶劣,工作强度和成本非常高,采用无人航行器进行扫海探测会节约大量成本,提高效率,特别是水面无人船(简称USV)对浅水航区的适应性和通讯与控制的可实现性,有望在未来扫海作业中得到大量的应用。但是风、浪、流所带来的影响对无人船不可忽视,因此自主扫海中计及风、浪、流的影响,以及海底地形的影响成为必然。本文针对USV扫海作业研究了考虑上述因素的USV的路径规划、单区域覆盖和多区域覆盖路径规划的特点,构建了相应的数学方法,并通过仿真试验验证了所研究的方法的有效性和可行性。本文主要开展了以下方面的研究工作:首先,确立USV路径规划的基本原则,即最少转向次数、最短路径和匀速运动的有机平衡。为达此目的,本文使用STAR-CCM+软件采用CFD方法计算了USV的静水阻力,以此为基础,完成了USV的气动阻力计算,并与风洞试验数据进行了对比验证。对比结果说明了仿真计算的有效性,可作为路径规划的输入参数。其次,对现有典型的USV障碍物传感器数据进行了分析,进行了电子海图与典型USV障碍物传感器信息的有机融合,搭建了栅格化的USV环境地图。再次,进行了复杂海洋环境中区域间移动路径规划方法研究。建立了无人船在风浪流环境和回转性能约束下的路径规划模型,并进行了仿真验证,仿真结果说明了算法的可行性。最后,进行了USV扫海区域覆盖路径规划方法研究。考虑多种障碍物和海底地形情况,并构建了一种改进的单区域及多区域USV扫海区域覆盖路径规划方法。进行了仿真验证,仿真结果说明了方法的有效性。结果表明:本文提出的方法能够实现USV高效全面的完成扫海区域覆盖。