随着世界各国对海洋开发的不断深入,无人船在海洋资源勘探、军事作战等领域的应用越来越广泛,科研人员对无人船的性能也提出了更高的要求。基于此背景,无人船正受到前所未有的关注,其中路径规划技术是无人船智能化水平的重要衡量标准之一,为无人船规划出一条全局最优路径,并且在动态环境中能够实现安全避障,已经成为无人船技术的研究重点。本文基于实际无人船航行需要和ROS(Robotic Operating System)在路径规划上的优势,提出了基于ROS的无人船路径规划总体方案。其核心是,基于改进粒子群算法实现无人船全局路径规划和基于改进遗传算法实现无人船局部路径规划。并且使用ROS地图服务器进行环境建模和坐标转换法完成无人船定位,实现了在电子海图环境下的无人船路径规划。本文主要完成以下工作:(1)本文首先分析了目前无人船和路径规划相关国内外研究现状,然后分析了ROS导航框架的结构与特点。结合ROS导航框架的优势,设计了基于ROS的无人船路径规划总体方案与具体实现流程。(2)在路径规划算法原理分析的基础上,本文采用粒子群算法实现无人船路径规划总体方案中的全局路径规划。提出了随机扰动和自适应控制参数的改进策略,极大的提高了粒子群算法的全局寻优能力。然后进行了算法原理仿真实验,结果表明本文的改进粒子群算法在路径寻优和路径平滑上表现优异。最后详细阐述了改进粒子群算法在ROS中实现无人船全局路径规划的实现流程。(3)在全局路径规划的基础上,本文采用遗传算法实现无人船路径规划总体方案中的局部路径规划。改进了传统遗传算法的适应度函数与遗传操作,加快了算法的收敛速度,并进行了算法原理仿真实验,结果表明改进遗传算法在动态环境中实现了安全避障效果。最后详细阐述了改进遗传算法在ROS中实现无人船局部路径规划的实现流程。(4)基于QT开发了仿真验证平台,将本文设计的改进粒子群算法和改进遗传算法与基于ROS的无人船路径规划方案结合,在电子海图环境下进行无人船路径规划实验。实验结果达到了对无人船路径规划与避障要求,验证了算法的可行性。