Este artigo utiliza o sistema de posicionamento global (GPS) e a mobilidade de veículos de superfície oceânicos para estudar problemas de navegação entre veículos de superfície não tripulados (USV) e veículos submarinos autônomos (AUV), propondo um método de estimativa de estado do AUV móvel baseado na otimização da trajetória do USV. Ao analisar o efeito Doppler na frequência de chegada do sinal acústico (FOA) recebido por um único USV na superfície, é possível estimar simultaneamente a posição e a velocidade do AUV, proporcionando uma solução robusta que não requer sincronização temporal. Além disso, através do ajuste dinâmico da trajetória do USV para construir uma configuração geométrica ótima de medição USV–AUV, melhora-se a observabilidade do AUV e o desempenho da estimação de estado. A inovação do método está numa função de custo personalizada baseada no limite inferior de Cramér–Rao (CRLB) para análise de observabilidade e restrições geométricas. A função integra: (1) CRLB — para otimizar a observabilidade do sistema e melhorar a precisão da estimação; (2) termo de distância — para garantir que o USV e o AUV mantenham uma distância apropriada; (3) termo da taxa de giro — para ajustar a orientação do USV para fortalecer a capacidade de rastreamento. A função de custo é minimizada usando o algoritmo de otimização por enxame de partículas, alcançando um quadro robusto de rastreamento de AUV por meio de um equilíbrio multicomponente. Validamos por meio de simulações abrangentes o impacto de fatores variados, como complexidade da trajetória do USV, profundidade de mergulho do AUV, frequência de medição, taxa de perda de dados e nível de ruído no desempenho da navegação. Os resultados das simulações demonstram a eficácia significativa do método proposto na estimação e rastreamento do estado do AUV.

Frequência de chegada;Estimação de campo de visão contínuo;Otimização de trajetória;Veículo de superfície não tripulado;Veículo submarino autônomo;Navegação