无人水面船(Unmanned Surface Vehicle, USV)作为水上机器人的一种。由于其续航能力强、智能化以及多任务等优势，使得它能够在如勘探石油、气象监测、运输等多个领域得到广泛的应用。尤其在恶劣的工作环境下，USV扮演着其他船舶无可替代的角色，因此USV在水上作业中的诸多优越性使得它被广泛的应用在军事与民用的各个领域。本课题以欠驱动无人水面船为对象，对其路径规划和轨迹跟踪问题开展了深入地研究，开展了USV智能跟踪控制和路径规划的研究，主要内容如下：　　本文首先建立起六自由度和三自由度的USV运动学模型和动力学模型。分析了刚体运动模型、水动力与力矩模型、恢复力与力矩模型、推进器模型；建立了六自由度的USV动力学模型，根据六自由度模型推导出欠驱动水面船舶运动的三自由度运动学和动力学模型。然后对船舶模型进行直航和定常回转实验验证，为后文的设计和研究奠定了基础。其次，为保证USV的安全航行，利用人工势场法对USV进行路径规划设计。在设计过程中，一方面改进了斥力势场函数，克服传统人工势场法在障碍物附近点无法到达目标的缺陷；另一方面在引力势场中加入旋转因子，避免无人水面船陷入局部最小点。最后，对于欠驱动USV，设计了一种基于神经动态模型的反步跟踪控制方法。首先分析了神经元的工作原理并建立了神经动态模型。然后介绍 Lyapunov的稳定性原理和反步法基本原理。并且基于神经元模型，将USV的虚拟控制量与动态神经模型相结合，简化了求导运算。设计了新型的轨迹跟踪控制器。对所设计的基于神经动态模型的USV反步跟踪控制器进行仿真验证。给出了仿真效果图并分析了速度信号的跳变问题以及误差收敛性。验证了所设计的控制器的稳定性。