随着经济的迅速发展,人民生活水平的不断提高,对鱼、虾等水产品的需求量不断增加,但目前水产养殖行业中存在投饵效率不高、投饵密度不均匀、投饵方式不科学等突出问题,进而导致水产品产量低下,市场供不应求。因此,致力于研究高效、均匀的智能化投喂装备是目前水产养殖领域的热点研究问题。基于此,本文提出了一种自动投喂船沿规划路径对养殖水域进行均匀投喂的方法,该投饵方法对提高养殖户水产品产量有着十分重大的意义。本文的研究围绕着大面积养殖水域下自动投喂船在水中的定位和航向控制问题展开,提出了全球定位系统(GPS)/惯导系统(INS)组合对自动投喂船精准定位、神经网络的模糊PID对其航向控制的方案。本文主要研究工作有:第一,分析了在具有风、浪等外界复杂环境因素下,自动投喂船采用单一的定位传感器GPS或INS定位精度不高的原因,定义了自动投喂船的相关坐标系和它们之间的关系,推导了自动投喂船惯性导航捷联解算,建立了自动投喂船惯导误差模型。第二,为了弥补自动投喂船在水中单一定位传感器定位精度的不足,提出了GPS/INS组合的定位方案。分析了组合定位的模式,确立了自动投喂船系统的状态变量,构建了自动投喂船系统动态特性的状态方程和量程方程,研究了以卡尔曼滤波为基础的组合导航定位数据融合算法,设计了自动投喂船组合定位系统的仿真实验,结果表明相对于单一定位传感器GPS或INS,GPS/INS组合定位系统具有较高的定位精度和鲁棒性。第三,基于GPS/INS组合定位得出自动投喂船的位置信息,与规划路径还是存在一定的偏离值,要对其进行纠偏,本文提出了一种基于神经网络的模糊PID航向控制算法,通过实验对比分析,本文提出的航向控制算法具有更佳的控制性能,系统的响应时间更短,超调量更小,稳定性更强。第四,完成了自动投喂船的系统搭建,设计了定位精度和饵料投喂实验,通过定位精度实验和投饵实验,证明了本文所提出的GPS/INS组合定位具有较高定位精度,在复杂多变的水中具有更好的自主在线航向调整能力,投饵效率更加高效,饵料密度分布的各项参数均优于传统投饵方式,对智能水产养殖行业具有很大的实用价值。