Este artículo utiliza el sistema de posicionamiento global (GPS) y la movilidad de vehículos de superficie oceánicos para estudiar problemas de navegación entre vehículos de superficie no tripulados (USV) y vehículos submarinos autónomos (AUV), proponiendo un método de estimación de estado del AUV móvil basado en la optimización de la trayectoria del USV. Al analizar el efecto Doppler sobre la frecuencia de llegada del señal acústica (FOA) recibida por un único USV en superficie, se puede estimar simultáneamente la posición y velocidad del AUV, proporcionando una solución robusta sin necesidad de sincronización temporal. Además, mediante el ajuste dinámico de la trayectoria del USV para construir una configuración geométrica óptima de medición USV–AUV, se mejora la observabilidad del AUV y el rendimiento de la estimación de estado. La innovación del método radica en una función de costo personalizada basada en el límite inferior de Cramér–Rao (CRLB) para el análisis de observabilidad y las restricciones geométricas. La función integra: (1) CRLB — para optimizar la observabilidad del sistema y así mejorar la precisión de la estimación; (2) término de distancia — para asegurar que el USV y el AUV mantengan una distancia adecuada; (3) término de tasa de giro — para ajustar la orientación del USV a fin de mejorar la capacidad de seguimiento. La función de costo se minimiza usando un algoritmo de optimización por enjambre de partículas para lograr un marco robusto para el seguimiento del AUV a través del equilibrio de múltiples componentes. Se verificó mediante simulaciones exhaustivas el impacto de factores como la complejidad de la trayectoria del USV, la profundidad de inmersión del AUV, la frecuencia de medición, la tasa de pérdida de datos y el nivel de ruido en el rendimiento de la navegación. Los resultados de las simulaciones muestran la efectividad significativa del método propuesto en la estimación y seguimiento del estado del AUV.

Frecuencia de llegada;Estimación del campo visual rodante;Optimización de trayectoria;Vehículo de superficie no tripulado;Vehículo submarino autónomo;Navegación