近年来,对海洋能源的开发和利用,往往采用油气管线对其进行作业和输送,而定期对油气管线进行检测和保护,能够在保护海洋环境不受污染的情况下,有效避免对海洋能源的浪费。水面无人艇的研究恰好迎合了这方面的需求,一方面水面无人艇作为一种智能化的无人运载平台,被广泛应用于海洋资源的开发;另一方面水面无人艇可以搭载各种设备对海洋环境进行监测和对油气管线进行检测。其中,智能路径规划技术是实现水面无人艇智能化的关键技术之一,本文旨在研究复杂海洋环境下水面无人艇的智能路径规划技术,其中包含了如下研究内容:1.水面无人艇的数学模型建模。为了方便研究,并为后续的工作做准备,对水面无人艇的运动数学模型和海洋环境模型进行建模。2.带拖曳安全边界的水面无人艇动态路径规划。提出了一种复杂海洋环境下带拖曳安全边界的水面无人艇自适应动态路径规划算法。通过对安全边界进行建模和对算法进行改进,使得带拖曳安全边界的水面无人艇能在海洋环境中进行自适应动态路径规划。3.复杂海洋环境下水面无人艇编队的动态路径规划。提出了一种水面无人艇编队自适应动态路径规划算法。通过对算法进行改进和对编队模型进行建模,将路径规划层和编队层结合,最后仿真实验验证了水面无人艇编队在复杂的海洋环境中的动态路径规划。4.复杂海洋环境下无人水面艇的节能路径规划。提出了一种以借助风浪和洋流方向实现节能的改进A*三维路径规划算法。通过海洋环境因素对水面无人艇的影响建立其综合能耗优化模型,并利用此模型改进A*算法,使水面无人艇能够在三维海洋环境中规划出一条安全、节能的路径。最后实验结果表明所提出的改进A*三维路径规划算法可以规划出充分利用风浪和洋流方向的节能路径。5.水面无人艇在油气管线巡检上的应用仿真。提出了一种复杂海洋环境中水面无人艇的油气管线巡检方法。基于电子海图信息建立有油气管线的海洋环境模型,并采用动态窗口法使水面无人艇沿着油气管线进行动态路径规划,最终通过仿真实验验证,所提出的水面无人艇油气管线巡检方法是有效可行的。