我国对智能无人艇有较大的需求,所需要的相关无人艇类型也非常多样化,虽然我国已经在常规无人艇研究方面取得了一些明显的进步,但远远还满足不了实际的需求,与美国等发达国家的无人艇研究相比还是有很大的差距。半潜式无人艇可以用于海洋环境监测、近海军事防御、对敌侦查等,虽然我国已经在半潜式无人艇研究方面取得了一些成果,但大多还处于研究阶段,上海海洋大学也对半潜式无人艇进行了研究,半潜式智能无人艇由于其新的技术思路,可以发挥潜航器和水面无人艇两方面的优势,但半潜式无人艇还没有达到实用阶段,任然存在着一些问题。主要研究内容如下:针对半潜式无人艇导航定位精度较低的问题,提出采用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)组合的双模导航定位方法,来提高定位精度。通过对GPS、BDS单模定位和GPS/BDS组合的双模定位精度分析,以及使用卡尔曼滤波和粒子滤波算法相结合的数据处理方法对GPS/BDS组合的双模定位数据进行滤波后的定位精度分析,结果表明,GPS/BDS组合的双模导航定位方式提高了GPS、BDS单一模式下定位精度,以及通过组合滤波后又进一步提高了双模导航定位方法的定位精度。在最优路径规划方面,为了解决蚁群算法在路径规划中初始信息素匮乏、路径搜索规划速度慢、需要更多的迭代次数才能找出近似最优解、准确性在搜索空间很大的情况下会出现无法找到最优解的问题,本文提出一种适用于全局路径规划的改进型蚁群算法。在规划路径初始时利用A*算法先建立每个节点间最优路径代价函数,以减少蚁群算法搜索的盲目性;然后引入“虚拟终点”,减小搜索空间,降低迭代次数,提高算法规划最优路径的准确性和效率。论文最后对本课题组研制的半潜式无人艇导航功能进行研究与实现,包括导航控制系统整体方案设计、系统的软硬件设计、无人艇导航功能测试以及现场实验。导航方式选用导航定位精度更高的GPS/BDS双模导航定位,采用卡尔曼滤波和粒子滤波的组合数据处理滤波方式对双模定位数据进行滤波处理。接着通过本文提出的改进型蚁群算法进行半潜式无人艇航迹的最优路径规划,使得经过数据采集点的导航路线最短。最后经过多次的实验验证,半潜式无人艇导航定位经纬度误差在允许范围内,并且在各个数据采集点之间规划的路径为最优路径,得出所设计的半潜式无人艇导航功能基本达到要求。