본 논문은 전 지구 위치 시스템(GPS)과 해양 수면 플랫폼의 기동성을 활용하여 무인 수면 운송기(USV)와 자율 수중 운송기(AUV) 간의 항법 문제를 연구하고, USV 경로 최적화를 기반으로 한 이동 AUV 상태 추정 방법을 제안한다. 단일 수면 USV가 수신하는 음향 신호 도달 주파수(FOA)에 대한 도플러 효과를 분석함으로써 AUV의 위치와 속도를 동기화하여 추정할 수 있으며, 시간 동기화가 필요 없는 강인한 해결책을 제공한다. 또한 USV 경로를 동적으로 조정하여 최적의 USV–AUV 측정 기하 구성을 구축함으로써 AUV의 관측 가능성을 높이고 상태 추정 성능을 향상시킨다. 이 방법의 혁신점은 관측 가능성 분석 및 기하학적 제약을 위한 크래머–라오 하한(CRLB) 기반 맞춤형 비용 함수이다. 이 함수는 (1) CRLB — 시스템 관측 가능성 최적화 및 추정 정확도 향상을 위해; (2) 거리 항 — USV와 AUV 사이의 적절한 거리를 유지하기 위해; (3) 선회율 항 — USV 방향 조정을 통해 추적 능력을 강화하기 위해 통합된다. 입자 군집 최적화 알고리즘을 사용하여 비용 함수를 최소화하며, 다중 구성 요소 균형을 통해 강인한 AUV 추적 프레임워크를 구현한다. USV 경로 복잡도, AUV 잠수 깊이, 측정 빈도, 데이터 손실률 및 잡음 수준 등의 다양한 요인이 항법 성능에 미치는 잠재적 영향을 포괄적인 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 시뮬레이션 결과는 제안된 방법이 AUV 상태 추정 및 추적에서 현저한 효과를 보임을 나타낸다.

도달 주파수;롤링 시야 추정;경로 최적화;무인 수면 운송기;자율 수중 운송기;항법