目前,世界各国对海洋权益的话题日益升温,海洋资源的利用成为衡量一个国家发展程度的重要指标。智能无人艇依靠自身体积小、隐蔽性好、伤亡小等突出优点,在国防、海洋物理环境监控、港口安全、情报搜集等领域具有重要应用价值,是国际海洋强国竞争的前沿。半潜式无人艇作为智能无人艇大家族中的一员,鉴于其独特的航行方式,具有能够有效降低海水表面浪区的冲击和影响、隐蔽性好等优点,成为国内研究的一个热点。目前,国内对于半潜式无人艇研究较国外还有一定的差距,尤其是在半潜式无人艇的避障方面,研究还比较少,本文针对这一问题,对自主研发的半潜式无人艇的避障功能进行了研究,主要内容如下:提出一种障碍物信号数字表征的方法。半潜式无人艇在航行时,不仅需要考虑水面以上障碍物对其安全性造成的影响,还要考虑水面以下的障碍物。针对上述情况,水面以上障碍物检测采用红外传感器,水面以下障碍物检测选用超声波传感器。为了直观快速的表征半潜式无人艇传感器检测信号,首先利用信号融合的相关知识,对传感器信号进行融合,并提出了传感器信号融合的具体规则;然后对传感器信号进行数字化处理;最后将传感器检测信号利用两位16进制数字进行表征。提出一种符合航行规则的半潜式无人艇的避障策略。根据半潜式无人艇在航行时遭遇到的障碍物,结合《国际海上避碰规则》,定义了四种障碍物遭遇类型,即对遇、追越、左交叉和右交叉,在对每一种类型进行了具体描述的基础上,给出了每种类型的判断方法;然后根据半潜式无人艇实际航行状况,定义了三种避障场景:无障碍物、单一障碍物和多障碍物;最后针对上述四种遭遇类型和三种避障场景,分别对每一种情况给出了避障策略。为了保证半潜式无人艇快速稳定跟踪参考轨迹,提出一种基于MPC的轨迹跟踪控制方法。首先建立新型半潜式无人艇的运动模型,然后基于实际参数,构建MPC目标函数和系统约束条件,最后将半潜式无人艇轨迹跟踪问题转化为最优值问题;利用仿真软件,对控制算法进行了仿真分析。仿真结果表明:基于MPC的轨迹跟踪控制方法可以保证半潜式无人艇快速稳定跟踪参考轨迹。对半潜式无人艇避障控制系统进行设计与实现。本文采用了STM32F103ZET6作为避障控制系统的主控芯片,配合电源模块、障碍物检测模块、电机驱动模块、电子罗盘模块以及其他辅助器件,共同组成了半潜式无人艇的避障控制系统,实现避障功能,最后对避障控制系统进行试验验证。试验结果表明:半潜式无人艇避障控制系统稳定可靠,避障策略安全可行。经过理论研究和试验验证,本文提出的避障系统可以实现半潜式无人艇的避障功能,对今后进行半潜式无人艇避障控制方面研究具有一定的参考意义。