随着人们对地球活动与动力过程研究的不断深入，地震波探测的需求逐渐增加，但是不平衡的地理数据覆盖限制了全球范围内的地震层析成像研究，为了解决这个问题，提出漂浮式海洋地震观测系统的概念。本文研究的漂浮式海洋地震观测系统，工作深度为0~1000m，主要用于频带为0.05~10Hz海洋地震P波的长期监测，它不同于传统的固定式陆地地震台和坐底式海底地震仪，是依赖浮力调节装置悬浮在海水中一定深度进行工作，在需要发送数据时会上浮到海面进行通讯。
　　本文针对漂浮式海洋地震观测系统，对其结构进行分层设计，其控制系统基于ARMCortexM3核心展开。水听器以径向极化后的圆管状压电陶瓷为声压元件，结合前置放大电路和内置调理电路实现。浮力调节装置以电机驱动连有活塞的滚珠丝杠副运动，改变外部油囊体积，进行浮力调节。根据设计系统的总体结构，对系统进行了受力分析，引入海水密度随深度变化对浮力的影响项，建立了系统运动方程模型。其中所涉及的两个垂直面内的水动力系数通过CFD数值仿真计算方法借助STAR-CCM+软件模拟系统纯升沉运动获得。依据建立的系统运动方程，结合海水密度随深度变化对浮力的影响，设计了基于PID、模糊、滑模、模糊PID和模糊滑模的五种深度控制器，利用Matlab/Simulink模块结合S函数，通过仿真对比不同深度控制器分别在有外界干扰和无外界干扰时的控制性能。为了验证所设计的系统、水听器及浮力调节装置的功能性和深度控制效果，进行了水听器性能试验、浮力调节装置功能性试验、耐压性试验和样机水下试验。
　　通过上述研究内容，得到了一台具有0.05~10Hz工作频带、635mL浮力调节量的漂浮式海洋地震观测系统样机。研究中，数值计算方法得到的系统水动力系数通过等效球体验证了可靠性。深度控制仿真表明，模糊滑模深度控制器在动态性能和稳态性能上均表现最优，更适合漂浮式海洋地震观测系统。各项试验证明，水听器和浮力调节装置的性能均符合设计要求，系统能在20MPa压力下工作，并且深度控制效果也得到了验证。
　　本文的研究内容和研究成果是基于漂浮式海洋地震观测系统的设计、仿真和试验的，实现了系统样机的研制，这为后续系统的改进、优化和发展提供了一定的理论依据和基础支撑。