1) 气垫船运动建模与安全驾控技术：以极地破冰/运输气垫平台/普通气垫船为对象，研究全垫升气垫船的组成及工作原理，建立包含主机、风机、气道、气垫、围裙、船体运动等特性的垫升系统动力学模型。研究气垫船等缩比模型试验技术，建立推进与操纵系统数学模型，构建全垫升气垫船的六自由度运动与操纵一体数学模型。开发全垫升极地气垫船仿真驾控模拟器，研究气垫船安全航行的边界条件。设计国内首套极地气垫船辅助驾控系统，并应用于国家重点研发计划项目——“极地气垫破冰/运输平台关键技术研究”。研究多操纵面气垫船矢量推力分配及安全操控技术，设计实船数据采集及自动驾控系统，研究实船/船模的运动、操纵与控制的试验技术。
2) 船舶运动控制与操纵模拟器开发：主要以动力定位（DP, Dynamic Positioning）作业船、无人船、常规船为研究对象，研究环境载荷、载体六自由度动力学与运动学、波浪运动滤波、路径规划、路径导引、运动控制、推力分配、推进器动力学等系统建模，实现船海装备运动与作业控制系统的一体化建模与仿真。研究自动驾控系统以及海洋模拟器等相关技术，研制多型船舶（HYSY201/ 286/278/291）DP操纵仿真模拟器，相关成果在国内首个“海洋工程数字化技术中心”应用，实现基于DP浮托法的海洋平台上部组块安装作业仿真、基于DP吊装支持的海上导管架安装作业仿真等。
3) 水下作业运动控制与数字孪生：以作业型水下机器人、海洋捕捞机器人为研究对象，建立水下机器人六自由度运动与操控系统一体化数学模型，开发海洋机器人作业运动操控仿真模拟器。基于水动力计算、水池试验和海试试验数据，研究优化水下机器人的运动模型，建立海底三维作业场景，研究虚实结合的海洋环境中的运动操纵、水下作业与跟踪性能测试等技术，开发海洋机器人运动操控的数字孪生平台。研究运动控制系统总体设计技术，开发海洋机器人下位机和上位机控制系统，应用于海洋牧场智能捕捞水下机器人研发。