无人船(Unmanned surface vehicle,USV)广泛应用于水质监测,根据水质监测需求,无人船需满足多点采水路径自主规划。然而,传统无人船路径规划算法在多目标点规划时存在障碍物约束及水域环境建模限制等局限。针对这种问题,本文基于改进的快速扩展随机树算法(RRT),设计了一种自主路径规划的无人船水质采样系统,并运用Dijkstra算法优化采水路径。通过对无人船水质采样系统模块化设计,实现无人船多点采水路径自主规划,经过实验验证,系统能按照预期实现多点采水功能。本文主要研究内容如下:(1)无人船水质采样系统方案设计。针对多目标点的自主采水功能需求,设计包含船载控制系统、采水控制系统和陆基控制系统三个子系统的无人船水质采样系统方案。(2)基于改进RRT的多目标点采水路径规划算法设计。考虑多点采水路径规划有避障和采水两种约束,本文基于改进的RRT算法实现多点采水路径自主规划,并运用Dijkstra算法优化采水路径,实现无人船多点采水路径生成与优化。(3)无人船水质采样系统软硬件平台设计。在算法设计基础上,对无人船水质采样系统进行模块化设计,分为船载控制、采水控制和陆基控制三个子系统进行无人船水质采样系统的软硬件设计。(4)实验验证。在搭建无人船水质采样系统基础上,在江苏某水域进行无人船航行、采水等功能测试及多点采水路径规划算法验证。实验表明,无人船水质采样系统能按预期实现多点采水,进而验证了系统的稳定性。