作为海洋动力环境的重要参数,海流对全球气候的变迁、海岸侵蚀、海洋生物迁徙等起着重要作用。水下滑翔机具有低能耗、运行成本低等特点,能够满足长时序、大范围、三维海洋环境参数探测的需求。通过集成小型化、低功耗的海流观测传感器,水下滑翔机可获取高分辨率、广覆盖域、多参数化的海洋流场观测资料,具有广泛的应用前景。本文以天津大学自主研制的“海燕-Ⅱ”水下滑翔机为研究对象,开展了海流观测与海试研究,本文的主要研究成果和创新点如下:1.结合水下滑翔机实际工作环境,基于牛顿-欧拉方程建立了浮力变化下的动力学模型,该模型考虑了浮力损失对滑翔机运动特性的影响。采用计算流体力学方法探究了电磁速度计在水下滑翔机较为理想的安装位置。在此基础上,开展了集成电磁速度计的水下滑翔机海试研究,结合海试数据与动力学模型,对攻角及水动力系数进行了优化。通过动力学模型仿真与海试结果对比,验证了该方法获取的水动力系数的精确性。2.通过水下滑翔机准静态动力学模型与海试数据相结合的方法对海水垂向流速开展估算研究。采用局部灵敏度分析方法探讨了动力学模型中结构参数与水动力系数波动对垂向流速的影响。进而通过构建目标函数有针对性的对敏感度较高的参数开展优化分析。基于上述理论与优化后的系数,最终估算得到的海水垂向流速精度为～4mm/s。在南海北部面向内波观测开展了多台水下滑翔机协同观测试验,结合同步获取的温盐信息,开展了观测海域内波空间分布特征研究。3.为使俯仰角尽可能维持在AD2CP理想观测俯仰角（±17.4°）附近以减小测量误差,同时考虑航行经济性、稳定性等因素,优化了机翼位置。开展海试研究,对AD2CP测量数据存在的误差进行分析并采取相应质量控制。基于逆方法并结合水下滑翔机自身运动特性获取了海流绝对速度。进一步通过逆方法误差估算模型,对结果误差进行统计分析。结果表明,海流绝对速度在正东或正北方向误差不超过0.04±0.025m/s。4.针对内孤立波发生具有很大的随机性特点,在分析南海内孤立波时间空间分布特征基础上,选取2017年8月在南海北部开展水下滑翔机内孤立波观测。结合卫星遥感图像,证实了水下滑翔机观测到的温盐结构波动是由内孤立波经过引起的。比较了水下滑翔机与锚系观测的区别,并提出了通过水下滑翔机估算的垂向流波动辨识水下滑翔机捕获的内孤立波特征参数及类型的方法。