近几年来,随着海上船舶密度的增加,船舶碰撞事故时有发生,据调查表明80%以上的事故与人为因素有关。为了解决人为因素造成的船舶碰撞问题,许多专家学者对船舶避碰决策自动化问题开展了广泛的研究,做了很多深入的工作,虽然取得了一些成果,但至今未见到比较成熟的实用系统。船舶自动避碰系统的研究成为今后十几年航海技术研究领域的主攻方向。本文通过对船舶避碰决策过程进行深入的研究,为船舶设计了一个能够实现自动避碰的航向控制器。首先,本文研究并优化了船舶避碰过程中涉及的各种避碰决策模型,这些模型主要包括：基本的参数计算模型(DCPA、TCPA以及SDA的计算)；会遇局面划分模型；紧迫局面数学模型(确定最晚施舵距离D1)；船舶碰撞危险度模型(综合考虑了空间碰撞危险度和时间碰撞危险度)；复航模型等。其次,考虑到舵机伺服系统的特性及舵角限制问题,本文基于Backstepping方法设计了一个航向控制器,该控制器能够根据不同方位来船判断会遇态势,自动确定转向时机和转向避让幅度,并自动完成避让行动。最后,本文以MATLAB作为仿真工具,针对不同的会遇局面进行模拟仿真,验证了所设计的航向控制器避让效果的有效性,为实船应用打下基础。本文研究的水域为开阔水域,研究对象为两船,这是船舶会遇的最基本情况,因此,本文设计的避碰决策系统也是船舶自动避碰系统的一个重要分支。本文的研究为后续研究多船会遇、狭窄水域等情况下的自动避碰打下了基础。