自动操舵系统（Autopilot）是船舶安全航行的重要设备,位于船舶驾驶舱中综合船桥系统的核心部位,对通讯稳定性、操作简易性、控制精准性的要求很高。传统的自动操舵系统,主要存在以下问题:1)数据传输采用串口方式,时效性差,传输距离有限;2)没有独立的报警自检测系统,出现重要信息遗漏的情况3)航向控制算法局限于线性运动,在非线性情况下稳定性差。针对以上问题,本文提出了一款基于CAN总线的自动操舵系统,主要研究内容如下:首先,根据自动操舵系统的工作原理提出了总体设计方案。自动操舵系统由五个单元组成:核心控制单元、人机交互单元、串口与CAN双向转换单元、操舵执行单元、实际舵角反馈单元。系统硬件平台是基于ARM芯片Cortex-M3（LPC1768）、Cortex-A8微控制器。其次,进行了通讯模块的设计,包括自动操舵系统内部网络总线协议和串口与CAN双向转换单元。为了解决数据传输可靠性的问题,本文采用基于CAN2.0B的CAN总线通讯协议,将系统内各单元通讯ID和具体信息格式按照协议完成分配;为了解决自动操舵系统与综合船桥设备之间信息交互的问题,设计了串口与CAN双向转换单元。第三,进行了操舵控制模块的设计,包括核心控制单元和实际舵角反馈单元。为了解决报警信息遗漏的问题,设计了一套报警自监测系统,采用在线故障诊断技术,能够实时检测自动操舵系统的健康运行情况。为了提高航向控制算法在非线性运动情况下的稳定性,采用最优控制算法和反馈线性算法相结合的方式,利用反馈线性理论将非线性船舶运动方程转化为线性方程。依据最优控制理论计算出满足艏向角、实际舵角、转向速率的全局最优控制指令舵角。最后,进行了联调和仿真测试。基于自动操舵系统的性能指标,分别按照国际标准IEC 62065中规定的三类船舶模型,进行系统的仿真测试。利用MATLAB与VC++结合编译的智能船模仿真系统与自动操舵系统连接,将仿真过程中的测试参数存储保存。利用MATLAB显示图样,观察图样曲线变化,进而观测操控性能。根据联调测试和仿真测试结果,本文所提的自动操舵系统具有通讯稳定、控制精度高、抗干扰能力强、操作简单等特点,达到预期目标。