科技的进步不断推动着人类社会朝着现代化、智能化、全自动化的方向迅猛发展,作为当今最主要运输方式的航运也从传统航运朝着智能化航运不断发展。而航线自动设计作为船舶智能化一个重要基础,成为了一个关键。本文针对航线自动设计问题,以路径规划研究为角度,重点研究环境建模问题以及路线搜索,主要内容如下:首先,对路径规划问题的定义、特点以及分类进行阐述,结合路径规划中经典TSP问题讨论了航线设计与其相同点和特殊性,分析出航线自动设计时的基本方法步骤和考虑因素,并拟采用栅格法结合蚁群算法的方式作为路径规划应用于航线设计上的研究算法,明确了后续研究方向。其次,详细介绍了基于栅格法模型的环境处理方法,对栅格大小确定、划分表示等基本的栅格法作了简要说明,对于基本栅格法在解决复杂环境建模时效率低下的问题,提出了将栅格地图进行聚类处理,基于K-means聚类的方法优化栅格基本模型,将栅格地图纵向地分割成几个区域,将优化后的模型应用于海图环境建模中,并取得了预期的效果,为后续结合蚁群算法进行航线设计提供了模型基础。然后利用蚁群算法,针对算法数学模型、概率转移、信息素更新方式、影响因子等进行详细介绍,通过分析蚁群算法在栅格环境下的应用,讨论搜索路径方法基本步骤,验证了栅格法蚁群路径搜索的可行性。最后通过对单一和复杂海图环境下的仿真实验,分别得到利用栅格法结合蚁群算法处理的自动航线仿真结果,从得到的路径可知,基本能够正确地绕开图中障碍物,到达目的点。并讨论了栅格模型的变化对实验结果的影响,明确了后续改进方向。论文通过对航线自动设计下的算法、建模环境研究,结合实际情况进行仿真实验,并得到较好的结果,验证了设计方法的有效性,同时对建模方法进行优化,验证了论文的进步性。