海洋作业的工作环境的特殊性和复杂性,都严重限制着人类利用海洋、探索海洋、发展海洋的步伐。无人船作为智能化的海洋载体和工具,可帮助人类更好地利用海洋。自主航行作为无人船智能化的重要特征,需要我们对无人船的定位和路径规划技术进行深入研究。本论文研究尝试将即时定位和建图(SLAM)技术引入到无人船中,使无人船在真实环境下,能够借助激光雷达传感器,实现建图、定位以及自主导航和避障等功能。在定位问题上,本研究的无人船将搭载激光雷达,并采用基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的FastSLAM算法获取无人船定位和建图信息。接着,无人船采用Dijkstra路径规划算法在地图中实现全局路径规划,以及TR(Trajectory Rollout)和 DWA(Dynamic Window Approaches)算法实现无人船的局部规划,最终让无人船能够沿着最优路线躲避障碍物到达目的地。同时,本研究还将开源的机器人操作系统(ROS)及其相关软件包作为无人船自主导航研究的软件平台。并搭配由激光雷达、高精度惯导仪、以及底层编码器和控制器组成的硬件系统,为无人船SLAM技术和规划导航技术提供了基础研究平台。最终论文通过以上的软、硬件平台,开展了多组无人船SLAM技术和规划导航技术的实际场地测试实验,实验结果也验证了本文所使用的无人船SLAM定位技术和路径规划、导航和避障技术的可行性,为了未来无人船技术的研究开拓了新的思路。