无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)是无人操控、依靠自载控制系统自主完成特定使命任务的水下工具。随着人类对深海的不断探索,适应深海环境的无人水下航行器应运而生,水下无人航行器主要用来完成深海环境情报搜集、地形地貌勘测、沉船打捞以及海底搜救等水下任务。特别地,在进行海底地形地貌勘测任务时,航行器需要与海底地形保持恒定高度进行跟踪航行来确保所探测的地形信息的可靠性。此时UUV的作业方式是海底地形跟踪航行。由于海底的地形复杂多变和崎岖不平,UUV环境传感器很难探测得到精确地海底变化地形,同时传感器探测范围有限,因此,研究未知海底地形的UUV海底地形跟踪路径动态规划生成问题具有非常重要的理论意义及实用价值。本文就UUV海底地形跟踪过程中的航行路径动态规划问题以及路径在线生成问题进行研究,充分考虑规划模块与执行模块的执行周期不匹配问题、声呐探测点的离散问题以及地形信息实时更新问题。设计了三层闭环滚动时域规划与跟踪框架的路径动态规划方法以及基于探测信息拟合的路径在线生成方法。首先,为了明确在路径动态规划生成以及稳定控制的任务需求,完成了对UUV垂直面的运动学以及动力学建模分析。考虑到UUV对地形信息的探测需求,建立了多波束前视声呐模型,完成了UUV对外部地形信息的探测建模。并且分析实际海底地形特征,建立了四种典型海底地形模型。其次,针对较短的控制器执行周期以及较长的路径动态规划生成周期的统一协调问题。设计了规划、跟踪、控制的三层闭环反馈结构,依据不同功能设计反馈环将不同频率的跟踪、控制、规划模块分离。基于滚动时域规划与跟踪框架,设计动态规划算法,选取合理的规划范围以及规划时间来保证滚动时域路径规划生成方法的实现。最后,在生成规划路径的环节中,在得到声呐探测信息的基础上,比较了贝塞尔拟合、多项式拟合以及高斯拟合三者的拟合优缺点,选择拟合效果最好的方法完成航行路径的在线生成。通过分段函数建立二维海底地形,研究了不同航速、不同前视声呐开角配置以及不同路径规划时间对海底地形跟踪效果所产生的影响。仿真实验结果表明,本文所设计的动态路径生成方法能够很好引导UUV完成未知海底地形的跟踪任务,所设计的跟踪控制框架以及路径生成方法具有良好的实用价值。