池塘虾蟹养殖是水产养殖中重要的组成部分,具有较高的经济价值。但是水产养殖中最消耗人力的工作是虾蟹投饲作业。尤其大面积池塘养殖虾蟹更是加重了工人的工作强度和时间。由于虾蟹的生理特性,虾蟹在水中的活动能力较弱,需要进行全池塘投喂。为了降低养殖成本,减少工人劳动强度,使投饲过程更加契合虾蟹的觅食能力,并且使养殖过程规范化,数字化。本文设计优化了投饲船结构和控制系统,综合考虑了投饲船的电力和载料量以及现实中池塘环境的问题,设计了轻型“一充二补”型双体投饲船。“一充二补”指的是投饲船在投饲工作前将电池充满一次电量,并且补充满饲料仓,中途投饲船进行二次补料,简称“一充二补”。为了使投饲船在大面积池塘中获得最短全覆盖作业路径并完成补料操作,对投饲船进行合理的路径规划研究。由于单点定位精度较低,投饲船沿着规划的路径行驶误差大。为了获得面向渔业运用的低成本高精度定位,实现精细化操作,本文又研究了相对定位方法来周期性矫正投饲船的位置偏差,提高定位精度。本文的主要工作如下:（1）设计和改进投饲船。通过资料查阅和市场调研,总结现有的投饲船结构特征,确定本投饲船船体为双体船结构,塑料材质,大的壳体一体成型,电池及控制部分放于靠前方的控制箱,有利于船体的稳定。饲料仓相较于市场的大型投饲船减小了料仓容量,这样为了更好确保投饲船在饲料满载和空载的情况下能够平稳运行在开阔和恶劣天气下的水面。投饲船采用明轮推进。本文的投饲船结合避障算法可以避开水草密集区域。根据投饲船的需求,对投饲船的硬件进行设计,选择STM32L作为投饲船的主控芯片。对于投饲船的航行控制系统,主要介绍GPS定位模块、电子罗盘模块等的选型、性能及通讯方式。最后基于LoRa通信,设计了投饲船与岸边的通信网络系统。（2）根据实际需求,设计合理的池塘面积及环境,在此基础上结合投饲船抛料盘抛料幅宽对池塘进行栅格化处理。针对补料点已经确定的大面积池塘,通过牛耕分解法对栅格环境进行分解,设立所有子区域的角落四个点的列表,每遍历完一个区域,更新列表中的点与当前点的欧式距离,寻找最近的点,作为下一个区域的起点,然后使用A*算法规划出最短路径,再针对投饲要求,设计了合理的补料策略,并使用遗传算法进行补料路径规划,最终实现池塘覆盖及补料。针对不固定补料点的池塘,其算法及投饲策略类似于固定补料点的池塘,但是需要在路径规划的同时寻找补料区域。（3）针对池塘环境中,单点GPS定位误差较大,投饲船沿着规划的路径进行投饲偏差较大,若采用差分定位,又加大了成本。本文设计了不同于传统的单点GPS定位方式,通过GPS相对定位技术周期性矫正定位偏差从而提高投饲船的定位精度。运用LoRa通信,使其能够在大面积池塘环境中获得稳定的信号,最终沿着路径规划所规划的路径行驶。通过LoRa水面通信定位实验验证了所提算法的低成本高精度的性能。