近年来水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)已成为人类探索海洋的重要装备,并且随着人类对海洋认知的不断深入,USV相关技术得到了不断发展,更高的自主性成为USV的发展目标。在海上风电场的巡检工程中,由于传统人工巡检的方式存在诸多弊端,使用USV完成巡检任务拥有非常良好的前景。针对USV在完成海上风电场巡检工程中所涉及的全局路径规划、局部路径规划及基于路径点的路径跟踪问题,本文主要从以下三个部分展开研究。具体研究内容包括:首先针对全局路径规划展开研究,简要地介绍了本文所采用的传统遗传算法和模拟退火算法,分析两种算法的优越性和局限性,并针对其局限性提出了改进遗传-模拟退火算法(Genetic Algorithm-Simulated Annealing,GA-SA)。以某风电场建立仿真模型,并在此模型下进行了 USV的全局路径规划仿真试验,通过该试验验证改进GA-SA算法的有效性和优越性。其次,本文基于人工势场法对局部路径规划展开研究。针对传统方法的不足之处,在引力场中加入速度场和回归势场,在斥力场中加入加速度场,并在USV陷入局部极小值时加入逃逸势场。将传统人工势场法和本文的改进人工势场法通过搭建的仿真平台分别进行仿真,通过对比仿真试验结果证明本文提出的改进人工势场法的有效性和优越性。最后,基于全局路径规划和局部路径规划处的路径点特性提出了基于切换LOS制导律和S面控制器的路径跟踪控制方法,同时提出了一种基于梯度下降法的艏向角优化方法。为了验证提出的路径跟踪控制方法的有效性及可行性,本文开发了“KV-1”号USV试验平台。利用该试验平台进行了多次艏向控制试验,速度控制试验和多个路径点的路径跟踪控制试验。试验结果表明,所设计的基于路径点的路径跟踪控制方法稳定可靠,可以较好地完成不同类型的路径跟踪任务,具有一定的工程价值。