海底观测网络技术可为人类认识海洋提供一种新的长期、实时、连续的观测手段,可为水下用电设备提供源源不断的电能,并将探测信息实时传输至Internet互联网上,实现海洋环境连续不间断的监测。水下自主航行器(Automatic Underwater Vehicle,AUV)可以完全自主地航行于水层中,搜集各类观测数据,实现海洋剖面动态监测。但AUV靠电池供电,因而它的水下作业时间和探测范围非常有限。为了实现海洋剖面与海底的立体观测,实现动、静态观测结合,本文将海底观测网络、AUV水下接驳技术、非接触能量和信号传输技术结合起来,通过海底观测网为AUV充电,提升AUV的观测能力。同时将AUV所获得的动态剖面监测数据在线传输至海底观测网络上,为海洋科学家提供海洋立体观测综合信息。在对AUV和海底观测网络的接驳过程分析的基础上,提出了一种喇叭口型非接触式接驳系统设计方案和相应的设计理论。接驳站具有喇叭口自动调平、喇叭口朝向自动调整、无驱动实现AUV锁紧、实时水下摄像、动态被动定位和非接触信号电能传输等功能。并在AUV上增加了相应的功能模块,从而确保接驳过程的顺利实现。针对接驳系统工作环境和结构特点,提出了非接触式的电能和信号传输解决方案,并对深海环境下电磁场、电磁波的传播机理进行研究。应用感应耦合电能传输(Inductive Coupling Power Transfer,ICPT)方式实现接驳站和AUV之间的非接触电能传输。提出适用于接驳系统的耦合线圈设计和封装方法,并通过数学建模和数值计算相结合的方式对感应耦合电路的原理进行分析,比较不同电路拓扑结构的性能特点,形成谐振补偿理论体系。在理论分析的基础上,合理规划接驳系统的电路结构并进行系统设计。并采用有限元方法对ICPT系统在深海环境下的涡流特性进行分析,评估各ICPT系统设计参数对其在海水环境中的性能造成的影响。结合电路、线圈的损耗分析形成ICPT系统效率评估、预测和改进的理论方法。提出海水环境下高频电磁波的路径损耗分析方法,对不同频率的电磁波在海水中的有效传播距离进行评估。并通过天线电磁场分析和试验分析等手段对应用普通Wi-Fi设备在海水环境中实现非接触信号传输的可行性进行验证,并在对其性能进行评估的基础上,成功构建了接驳系统中的基于无线通道的网络体系。AUV回坞导航技术方面,在分析不同定位传感器性能特点的基础上,提出了 一种预设路径回坞导航策略并给出相应的双环控制方法和基于横向偏差的外环复合控制算法。并建立洋流影响下的AUV动力学模型,通过仿真的方式验证控制算法在不同洋流状况下的有效性。同时,在回坞过程的末端加入视觉导航,通过追踪水下灯的方式实现末端精确回坞。最后,本文研制了一套系统样机,并在实验室环境和水池环境下对接驳系统的非接触充电、非接触信号传输、入坞、锁紧、水下摄像、电压电流监测、上位机控制等功能进行试验。通过试验验证了论文所提出的非接触式电能和信号传输方案及AUV回坞导航控制理论方法的可行性。