自主水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,AUV)作为无人水下航行器(Autonomous underwater vehicle,UUV)的重要组成部分,在近几十年间取得了飞速的发展并在商业和军事领域展现了广泛的应用前景。多水下航行器系统(Multiple autonomous underwater vehicles,MAUV)更是凭借组织灵活、鲁棒性高和任务执行能力强等特点成为自主水下航行器领域的研究热点。本论文针对多水下航行器系统的体系结构、群体协同方法、任务规划方法和作战效能评估等关键问题展开研究:首先,构建了单水下航行器体系结构模型,并在此基础上实现多航行器系统体系结构;使用基于行为的控制理论完成系统航行器之间协同方法的设计,利用Interval Programming模型作为行为融合方法,保证了实时性和结果的优化性;研究了航行器行为的设计策略与实现方法。其次,针对分布式水下航行器群体任务规划展开研究,构建了多水下航行器任务规划系统并设计了任务规划方法,可实现动态实时任务规划并能快速响应故障;面向反水雷任务,设计了使用分布式异构水下航行器系统执行任务的方法流程,并针对其中任务分配机制和一致性检测与处理方案展开了研究。再次,进行多水下航行器作战效能评估。研究了作战效能评估原则和评估方法;使用模糊综合评价方法实现效能评估,得到了客观、量化的评价结果;针对评估过程中的主观因素进行分析并提出解决方案;最终以多航行器系统执行反水雷任务为例实施实例验证和结果分析。最后,设计并构建了多航行器系统仿真平台。研究了基于MOOS和MOOS-IvP的仿真系统构建方法,系统航行器间通信方式等;针对多航行器系统的反水雷任务,开发了通信和任务规划应用程序,完成了仿真配置文件和任务执行脚本等的编写;最终进行了仿真实验并执行结果分析,验证了多航行器系统协同和任务规划方法的可行性和有效性。