随着无人驾驶技术的兴起,无人船作为一种重要的海洋移动平台设备,受到各国的广泛关注,无人船的相关技术也慢慢发展起来。无人船的自主导航和避障作为该领域中的两项关键技术,也一直是学者们的研究重点,研究的目标是让无人船具有自主导航和避障能力,使其在遇到水面上各种各样的固定和移动障碍物时,可以自主决策做出应对措施,保障航行任务顺利完成。本文主要对无人船的导航与避障技术和上位机软件的设计与实现进行了研究,主要研究内容如下。首先,对无人船的自主导航与避障方法和无人船的国内外研究现状进行综述;重点对北斗卫星导航系统的定位原理、激光雷达测距原理、基于Android上位机软件的开发环境及组件应用进行分析。其次,对无人船的全局规划与避障的控制方法进行研究。主要研究无人船在实际运行过程中的位置实时监测与显示技术,研究无人船的路径规划策略与运行的控制技术,以实现无人船在任意点停留并且停留时间可控;通过对无人船因避障偏离航线时的转向角分析和转向系统的分析,研究无人船路径自校正方法;研究无人船运行时速度的控制方法,并将无人船的实时运行轨迹显示到上位机软件,使操作人员能更加直观的掌握无人船的航行情况。然后,对无人船控制系统的控制算法及软件进行研究,主要有路径规划与避障控制算法、无人船实时速度控制算法、多点停留且停留时间可控算法分析;设计上位机软件系统,包括上位机启动登录模块、航线规划模块、命令交互模块、信息显示模块等各功能模块软件的设计与实现,并解决了软件运行时出现的相关问题,软件可以稳定流畅的运行。最后,在不同水域的环境下对无人船的各项性能指标进行验证实验。