本論文は、全地球測位システム（GPS）と海面上の機動性を利用し、無人水上航行体（USV）と自律型水中航行体（AUV）間の航法問題を研究し、USV軌跡最適化に基づく移動するAUV状態推定方法を提案する。単一の水面USVが受信する音響信号到達周波数（FOA）に対するドップラー効果を解析することで、AUVの位置および速度を同期推定でき、時間同期を必要としないロバストな解決策を提供する。さらに、USV軌跡を動的に調整して最適なUSV–AUV測定幾何構成を構築することで、AUVの観測性を高め、状態推定性能を向上させる。本手法の革新点は、クラメール–ラオ下限（CRLB）に基づく観測性解析および幾何学的拘束のためのカスタマイズされたコスト関数である。この関数は、（1）CRLB—システムの観測性を最適化し推定精度を向上させるため；（2）距離項—USVとAUV間の適切な距離を保持するため；（3）旋回率項—USV航向を調整して追跡能力を強化するためを統合している。粒子群最適化アルゴリズムを用いてこのコスト関数を最小化し、多成分バランスを通じて堅牢なAUV追跡フレームワークを構築する。USV軌跡の複雑さ、AUVの潜航深度、測定頻度、データ損失率、ノイズレベルなどの異なる要因が航法性能に与える影響を包括的なシミュレーションで検証した。シミュレーション結果は、本手法がAUVの状態推定および追跡において著しい有効性を有することを示している。

到達周波数;ローリング視野推定;軌跡最適化;無人水上航行体;自律水中航行体;航法