近十年间,北冰洋海冰融化的趋势越来越强,北极天气的细微变动都会引起整个北半球乃至全世界气候环境的变动,在北极地区进行科学考察任务以及气候观察工作对于认识我国气候变化以及经济的长期发展有着十分明显的推动作用。小型巡航器可以帮助科研人员在未知水域、低能见度水域以及重度污染水域进行水下长期科研任务。保证小型巡航器安全完成水下巡航作业的前提是其能够实现自主避障。课题在工业与信息化部高技术船舶项目“极地探测WRQQ研制”项目专题六“极地冰下环境条件探测技术研究”的资助下,对北极冰下小型巡航器的避障控制系统进行研究与开发,给北极冰下小型巡航器及携带设备与传感器在冰下进行科学考察作业提供运行安全保障。为了实现北极冰下小型巡航器的避障控制系统所有功能,主要针对以下几个方面展开了研究:（1）根据北极冰下小型巡航器运动时的冰下环境设计了巡航器的舱体。设计的北极冰下小型巡航器采用传统艇体的设计思路,基于Nystrom流线形回转体形式,艏部进流段采用半椭圆结构,艉部去流段采用低阻性型线,中部舱段采用平行中体。整体结构包括控制舱、动力舱、转向舱、浮力舱、电池舱、观测舱、平衡舱、把手和外设支架等。（2）设计的北极冰下小型巡航器避障控制系统主要功能有运动控制、姿态信息数据采集解析分析、障碍物信息数据采集解析分析以及自主避障等。避障控制系统的子模块有主控芯片模块、运动控制模块、电源模块、姿态数据采集模块以及障碍物检测模块。运动控制模块包含推进系统、升降系统以及转向系统。姿态数据采集模块包含九轴传感器、GPS定位系统以及压力传感器等。主控芯片模块中采用STM32单片机并设计4路串口通讯接口。电源模块中的降压电路将电源电压转换为各模块部件所需要的工作电压。障碍物检测模块采用水下声呐和水下视觉系统。为了方便主控芯片对障碍物信息的处理,提高避障的效率,将声呐检测的障碍物信息转化为数字信号。水下视觉系统采用深海摄像机以及深海照明灯,通过CLAHE算法对采集的水下图像进行增强处理,便于科研人员分辨水下目标信息。（3）设计一种适用于北极冰下小型巡航器的改进人工势场避障算法。为了克服传统的人工势场避障方法有引力过大、目标不可达以及局部最小等缺点,通过修改引力势场函数与斥力势场函数从而改进人工势场算法,并通过MATLAB软件对其进行了模拟和分析,观测到改进后的避障方法不会陷入局部最小并可以准确到达目标点,经过现场实验可以观察到小型巡航器能够安全稳定的躲避障碍物,达到了项目研究的预期目标。