В статье используется глобальная система позиционирования (GPS) и маневренность морских надводных платформ для исследования вопросов навигации между беспилотным надводным аппаратом (USV) и автономным подводным аппаратом (AUV). Предложен метод оценки состояния движущегося AUV на основе оптимизации траектории USV. Анализируя влияние эффекта Доплера на частоту прибытия акустического сигнала (FOA), принимаемого одиночным надводным USV, можно синхронно оценить положение и скорость AUV, что обеспечивает устойчивое решение без необходимости временной синхронизации. Кроме того, динамическое регулирование траектории USV для построения оптимальной геометрической конфигурации измерений USV–AUV улучшает наблюдаемость AUV и повышает точность оценки состояния. Инновация метода заключается в индивидуальной функции стоимости, основанной на нижней границе Крамера–Рао (CRLB) для анализа наблюдаемости и геометрических ограничений. Функция интегрирует: (1) CRLB — для оптимизации наблюдаемости системы и повышения точности оценки; (2) компонент расстояния — для обеспечения надлежащего расстояния между USV и AUV; (3) компонент угловой скорости — для регулировки направления USV с целью улучшения отслеживания. Оптимизация функции стоимости проводится с помощью алгоритма роя частиц, что обеспечивает надежную схему отслеживания AUV с балансировкой нескольких компонентов. Проведены комплексные симуляции для проверки влияния таких факторов, как сложность траектории USV, глубина погружения AUV, частота измерений, уровень потери данных и уровень шума на производительность навигации. Результаты симуляций показывают значительную эффективность предложенного метода в оценке и отслеживании состояния AUV.

Частота прибытия;Оценка скользящего поля зрения;Оптимизация траектории;Беспилотный надводный аппарат;Автономный подводный аппарат;Навигация