海洋作为世界上最大的资源,蕴藏着丰富的矿产资源和油气资源。在各种海洋资源的勘探活动中,海洋拖曳系统承担着重要的角色和作用,不仅仅涉及到海洋资源的勘察探索,在民用、渔业以及军事等领域也至关重要。常见的海洋物探技术分为多种:海洋地震勘探;海上电磁法勘探;海洋化学勘探。其中海洋地震勘探一直是海上油气勘探工作的重要研究方向,其基本原理是通过非炸药震源出发激励,经过海底介质层反射后,由安装在深拖震源后拖缆中的水听器接收,对所接收的地震信号进行采集、分析和计算,获得海底地层信息。海洋地震勘探技术研究则需要不断地改进采集设备和方法,提供地震勘探精度,而检波器的位置精度则是影响地震勘探精确度的关键因素之一。为了保证勘探效果,提高海底地层勘查的正确度和精确度,不仅要保证水下设备系统的稳定运行,而且要准确获取系统各采集设备的状态和位置信息,如水听器、深度计等传感器的数据信息,其关乎整个系统的定位精度以及数据解释的精确程度,最终影响着系统的探测效果。然而在实际海洋试验或勘探中,水下设备系统往往受到环境因素的影响难以保持一定的稳定状态;此外水下设备受到系统内部各设备之间相互作用的,如母船拖曳、绳索收放等人为操作的影响,更难以保持水下系统的稳定运行,使其出现波动、摇晃,翻转等不理想状况,这些最终都严重影响着系统装备的探测效果。所以研究水下拖曳系统的运动规律,对水下拖体和拖缆等系统设备的轨迹位置进行准确实时的预估和解释有着重要的意义和价值。本论文基于现有方法以及实际情况出发,一方面对水下拖缆通过动力学以及运动学研究,构建水下拖缆的稳态模型,得到拖缆在稳态运动下的位置轨迹;另一方面,由于在实际深海测试中,很多参数和变量我们都是无法预估和确认的,因此通过正演的方法从动力学和运动学的角度去分析存在较大的困难,准确度很难保证。采用在拖体和拖缆中安装姿态传感器,通过获取固定节点位置传感器角度,采用一定数学方法获得有限个节点的位置,通过数学的插值和曲线拟合,反演得到拖缆在水下运动时的位置和轨迹变化。此外开发对应的拖缆轨迹监测软件,实时监测水下拖体姿态信息和拖缆位置,对水下深拖设备相关显示进行实时更新显示。