实现对水下低速机动目标空间轨迹的精确跟踪，在UUV需要完成的诸多水下作业中都扮演着举足轻重的作用。UUV通过自身所携带传感器获得的测量数据需要进行去除噪声和平滑拟合等处理，从而为目标轨迹跟踪控制器提供较为精确的输入；设计能够实现UUV对目标运动轨迹进行精确跟踪，并对UUV系统模型参数的不确定性及外界扰动具有很强鲁棒性的控制器，对于UUV在复杂多变的外界情况下完成各种具有挑战性的任务具有关键意义。为此，本文针对UUV在水下低速机动目标空间轨迹跟踪控制方面存在的若干关键问题开展了如下研究：　　首先，通过分析仿真对象的运动特性，并结合水下机器人的相关知识，建立了UUV的空间运动学和动力学模型。深入分析了水下低速机动目标的运动特点，建立了若干种能准确描述其典型运动的数学模型。　　其次，考虑到由于传感器制作工艺而导致的系统误差以及UUV内外部环境中存在的各种扰动，使得UUV通过传感器获取关于跟踪目标以及自身的测量数据（包括位置、姿态、速度等信息）时总是包含很大的噪声信号，首先采用小波阈值去噪法对传感器测量数据进行第一次预处理，滤除与真实信号频率区别较为明显的噪声；然后采用粒子滤波对传感器数据进行再处理，进一步去除与真实信号频率较为接近的噪声。针对上述数据预处理方法，分别设计了仿真实验来验证其可行性。　　再次，考虑到目标轨迹跟踪过程中存在的系统模型参数不确定、外界环境中存在的海流干扰以及位置和姿态控制中出现的超调量过大等情况，设计了同时含有内控制环和外控制环的双闭环非奇异Terminal滑模（NTSM）轨迹跟踪控制器。该控制器在外环中根据UUV和水下低速机动目标的位置和姿态跟踪误差设计出参考速度，作为外环的虚拟控制律；同时在内环中设计非奇异Terminal滑模控制器，作为内环的控制器，并将外环中产生的参考速度作为虚拟的跟踪目标。最后根据 Lyapunov理论以及相关定理，对该控制器的稳定性进行了分析。　　最后，将UUV通过传感器测得的跟踪目标运动状态信息、数据预处理方法和目标轨迹跟踪控制器进行结合，基于Matlab/Simulink设计了系统的仿真实验，进一步验证本文所提出的方法在实现UUV对水下低速机动目标空间轨迹进行跟踪方面的可行性和有效性。