随着我国海洋事业的不断拓展,对海洋领土安全和海洋资源的探测开采有了更高的要求,自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)具有环境适应能力强、操控方式多和安全隐蔽性高等优点,使得国内外科研机构和企业单位争相研制出能够投入生产和实际应用的多种结构功能不同的AUV。而导航定位能力是AUV完成任务的基础,要实现在未知环境中的完全自主导航就必须要依靠AUV同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方法。本文主要参与研制了一款搭载多种传感器的自主式水下机器人AUV样机,并开展了自主导航无迹快速SLAM(Unscented FastSLAM)新方法研究。论文首先分析了AUV和导航定位方法的国内外研究现状和发展趋势,并根据项目的技术要求,开展了AUV系统的总体方案和结构设计的研究,对导航定位的关键部件设计进行了阐述。同时,设计了AUV的控制系统总体结构,并完成了水面控制系统的硬件和软件设计。其中,硬件部分包括了水面控制箱的硬件组成及其实现功能;水面监控软件基于MOOS平台搭建,具有人机交互和控制功能,能够实现五种操控模式的切换、设备状态的显示和航行轨迹的设定等功能。然后着重研究了自主导航Unscented FastSLAM新方法。提出了一种基于自适应渐消无迹粒子滤波的Unscented FastSLAM算法,通过融合无迹粒子滤波和渐消滤波,能够得到一个自适应的建议分布函数,同时在重采样时采用自适应部分系统重采样方法,得到改进的Unscented FastSLAM算法,并用公开仿真平台进行实验,验证了该算法计算量较小,能用少量的粒子得到精确的估计,缓解了粒子的退化和贫化,增强了SLAM系统的自适应性,同时降低了自主导航的复杂度。最后在研制的AUV上进行导航定位湖试实验,通过水面监控系统在自主航行模式下的使命规划完成AUV水面航迹、水下航迹自主导航和水下六边形自主巡航实验,验证了AUV控制系统和自主导航定位达到设计的要求。