海洋经济的可持续发展离不开海洋环境的监测与数据采集。近年来发展起来的无人帆船相比传统监测装备具有机动性高、监测范围大、绿色环保等诸多优点,受到广泛关注。本文将针对无人帆船的避障系统展开研究。无人帆船的避障系统包括感知(Perception)、规划(Planning)与控制(Control)三个关键模块。感知模块通过传感器将障碍物、风场等信息数据化,规划模块根据当前环境信息规划适合帆船的航行路线,控制模块则根据规划信息控制帆船在既定路线上航行。本文分别对感知、规划、控制三模块进行了研究。在感知层面利用单目相机结合TLD(Tracking-Learning-Detection)框架实现了对简单障碍物的检测与跟踪,能够实时给出障碍物的方位信息。在规划层面综合考虑障碍物信息、帆船航行特性以及风场信息给出了基于A*的无人帆船避障算法,能够实时规划帆船局部路径。在控制层面根据规划路径给出了基于LOS(Line of Sight)的循迹控制算法,实时控制帆船舵角以保持航迹。最后,本文对感知模块中的障碍物检测算法进行了实船测试,结果显示基于单目相机的障碍物检测算法能够实时准确地给出障碍物方位信息;将规划模块中的避障算法与控制模块中的循迹算法结合在一起进行了仿真模拟与实船测试,结果显示路径规划算法能够实时地规划出适合帆船航行的避障路径,循迹控制算法则能够有效、温和地控制帆船在既定路径附近航行。