Progress and Challenges in Marine Subsurface PNT： Theories and Methods

YANG Yuanxi; XUE Shuqiang; ZHANG Shengqiu

doi:10.13203/j.whugis20260215

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Progress and Challenges in Marine Subsurface PNT： Theories and Methods

更新时间：2026-11-05

- Progress and Challenges in Marine Subsurface PNT： Theories and Methods
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 51, Issue 8, Pages: 1513-1527(2026)
- 作者机构：
  
  1.空间基准全国重点实验室，陕西西安，710054
  2.西安测绘研究所，陕西西安，710054
  3.中国测绘科学研究院，北京，100036
  4.信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州，450001
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20260215
  CLC： P228
- Received：12 June 2026，
  
  Published：05 August 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
杨元喜,薛树强,张盛秋.海洋水下PNT理论与方法研究进展与挑战[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(8):1513-1527.

YANG Yuanxi,XUE Shuqiang,ZHANG Shengqiu.Progress and Challenges in Marine Subsurface PNT: Theories and Methods[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(8):1513-1527.
杨元喜,薛树强,张盛秋.海洋水下PNT理论与方法研究进展与挑战[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(8):1513-1527. DOI：10.13203/j.whugis20260215

YANG Yuanxi,XUE Shuqiang,ZHANG Shengqiu.Progress and Challenges in Marine Subsurface PNT: Theories and Methods[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(8):1513-1527. DOI：10.13203/j.whugis20260215

摘要

海洋水下定位导航定时（positioning

navigation

and timing，PNT）面临一系列科学和技术问题，主要包括海洋环境及声学观测误差表征建模、海底大地基准动态演化、多传感器信息最优融合与弹性导航等。侧重总结了近年来中国学者在海洋水下PNT方面取得的研究进展，主要包括海洋声速场表征、建模及声学观测环境误差补偿；海底大地基准网观测优化、时序融合处理与基准动态维持；海底多频多模声学及环境信息增强导航、声学/惯性导航系统/压力传感器/多普勒测速仪/重磁地形匹配等多源传感器融合导航等，梳理了海底大地基准与导航面临的主要挑战及未来发展方向。旨在进一步挖掘、探讨精细化海洋PNT理论与技术，为中国PNT深入研究及其工程应用提供参考。

Abstract

Marine subsurface positioning

navigation and timing (PNT) faces a series of scientific and technical challenges

including: characterization and modeling of marine environment and acoustic observation errors

dynamic evolution of seafloor geodetic datum

and optimal multi-sensor information fusion and resilient navigation. This paper summarizes recent progress by Chinese scholars in marine PNT theories and technologies. Key advancements reviewed include: (1) Ocean sound speed field characterization and acoustic observation environmental error compensation.(2) Seafloor geodetic network observation

time-series fusion processing

and dynamic datum maintenance.(3)Multi-frequency multi-mode acoustic navigation and environmental information augmented navigation

sonar/ inertial navigation system / pressure sensor/Doppler velocity log/gravity-magnetic terrain matching etc. Furthermore

the main challenges and future directions for seafloor geodetic datums and navigation are generalized. This study aims to further explore and discuss refined marine PNT theories and technologies

and to provide a reference for in-depth research and engineering applications of PNT in China.

关键词

Keywords

references

刘经南，陈冠旭，赵建虎，等 . 海洋时空基准网的进展与趋势［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2019 ， 44 （ 1 ）： 17 - 37 .

LIU Jingnan ， CHEN Guanxu ， ZHAO Jianhu ， et al . Development and Trends of Marine Space-Time Frame Network ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2019 ， 44 （ 1 ）： 17 - 37 .

杨元喜，刘焱雄，孙大军，等 . 海底大地基准网建设及其关键技术［J］. 中国科学：地球科学， 2020 ， 50 （ 7 ）： 936 - 945 .

YANG Yuanxi ， LIU Yanxiong ， SUN Dajun ， et al . Seafloor Geodetic Network Establishment and Key Technologies ［J］. Scientia Sinica （Terrae）， 2020 ， 50 （ 7 ）： 936 - 945 .

黄威，高凡，王君婷，等 . 水下声速场构建方法综述［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2005 - 2017 .

HUANG Wei ， GAO Fan ， WANG Junting ， et al . A Review on the Construction of Underwater Sound Speed Fields ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2005 - 2017 .

SAKIC P ， CHUPIN C ， BALLU V ， et al . Geodetic Seafloor Positioning Using an Unmanned Surface Vehicle—Contribution of Direction-of-Arrival Observations ［J］. Frontiers in Earth Science ， 2021 ， 9 ： 636156 .

YOKOTA Y ， KANEDA M ， HASHIMOTO T ， et al . Experimental Verification of Seafloor Crustal Deformation Observations by UAV-Based GNSS-A ［J］. Scientific Reports ， 2023 ， 13 ： 4105 .

MUNK W ， WUNSCH C . Ocean Acoustic Tomography： A Scheme for Large Scale Monitoring ［J］. Deep Sea Research Part Ⅰ：Oceanographic Research Papers ， 1979 ， 26 （ 2 ）： 123 - 161 .

STORTO A ， MASINA S ， BALMASEDA M ， et al . Steric Sea Level Variability （1993—2010） in an Ensemble of Ocean Reanalyses and Objective Analyses ［J］. Climate Dynamics ， 2017 ， 49 （ 3 ）： 709 - 729 .

TOLSTOY A ， DIACHOK O ， FRAZER L N . Acoustic Tomography via Matched Field Processing ［J］. The Journal of the Acoustical Society of America ， 1991 ， 89 （ 3 ）： 1119 - 1127 .

CHOO Y ， SEONG W . Compressive Sound Speed Profile Inversion Using Beamforming Results ［J］. Remote Sensing ， 2018 ， 10 （ 5 ）： 704 .

STEPHAN Y ， THIRIA S ， BADRAN F . Inverting Tomographic Data with Neural Nets ［C］// OCEANS'95 MTS/IEEE Challenges of Our Changing Global Environment ， San Diego， CA， USA ， 1995 .

杨元喜，明锋 . 中国时空基准建设现状与未来发展［J］. 中国科学：地球科学， 2023 ， 53 （ 9 ）： 2192 - 2195 .

YANG Yuanxi ， MING Feng . Current Status and Future Development of Spatiotemporal Datum Construction in China ［J］. Scientia Sinica （Terrae）， 2023 ， 53 （ 9 ）： 2192 - 2195 .

杨元喜，任夏，贾小林，等 . 以北斗系统为核心的国家安全PNT体系发展趋势［J］. 中国科学：地球科学， 2023 ， 53 （ 5 ）： 917 - 927 .

YANG Yuanxi ， REN Xia ， JIA Xiaolin ， et al . Development Trends of the National Secure PNT System Based on BDS ［J］. Scientia Sinica （Terrae）， 2023 ， 53 （ 5 ）： 917 - 927 .

姚宜斌，杨元喜，孙和平，等 . 大地测量学科发展现状与趋势［J］. 测绘学报， 2020 ， 49 （ 10 ）： 1243 - 1251 .

YAO Yibin ， YANG Yuanxi ， SUN Heping ， et al . Geodesy Discipline： Progress and Perspective ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2020 ， 49 （ 10 ）： 1243 - 1251 .

SPIESS F N . Acoustic Techniques for Marine Geodesy ［J］. Marine Geodesy ， 1980 ， 4 （ 1 ）： 13 - 27 .

SPIESS F N . Suboceanic Geodetic Measurements ［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ， 1985 ， GE-23（ 4 ）： 502 - 510 .

CHADWELL C D ， HILDEBRAND J A ， SPIESS F N ， et al . No Spreading Across the Southern Juan de Fuca Ridge Axial Cleft During 1994—1996 ［J］. Geophysical Research Letters ， 1999 ， 26 （ 16 ）： 2525 - 2528 .

SWEENEY A D ， CHADWELL C D ， HILDEBRAND J A ， et al . Centimeter-Level Positioning of Seafloor Acoustic Transponders from a Deeply-Towed Interrogator ［J］. Marine Geodesy ， 2005 ， 28 （ 1 ）： 39 - 70 .

YOKOTA Y ， ISHIKAWA T . Gradient Field of Undersea Sound Speed Structure Extracted from the GNSS-A Oceanography： GNSS-A as a Sensor for Detecting Sound Speed Gradient ［J］. SN Applied Sciences ， 2019 ， 1 （ 7 ）： 693 .

WATANABE S I ， ISHIKAWA T ， YOKOTA Y ， et al . GARPOS： Analysis Software for the GNSS-A Seafloor Positioning with Simultaneous Estimation of Sound Speed Structure ［J］. Frontiers in Earth Science ， 2020 ， 8 ： 597532 .

薛树强，杨元喜，肖圳，等 . 全球导航卫星系统-声呐组合观测模型分类体系［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 1857 - 1868 .

XUE Shuqiang ， YANG Yuanxi ， XIAO Zhen ， et al . Global Navigation Satellite System-Acoustic Combined Observation Model Classification System ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 1857 - 1868 .

YANG Y X ， QIN X P . Resilient Observation Models for Seafloor Geodetic Positioning ［J］. Journal of Geodesy ， 2021 ， 95 （ 7 ）： 79 .

XUE S Q ， YANG Y X ， YANG W L . Single-Differenced Models for GNSS-Acoustic Seafloor Point Positioning ［J］. Journal of Geodesy ， 2022 ， 96 （ 5 ）： 38 .

LIU Y ， LI M H ， LIU Y X ， et al . Sequential GNSS-Acoustic Seafloor Point Positioning with Modeling of Sound Speed Variation ［J］. Journal of Geodesy ， 2023 ， 97 （ 12 ）： 115 .

QIN X P ， YANG Y X ， SUN B J . The Refined Resilient Model for Underwater Acoustic Positioning ［J］. Ocean Engineering ， 2022 ， 266 ： 112795 .

ZHAO S ， WANG Z J ， NIE Z X ， et al . Investigation on Total Adjustment of the Transducer and Seafloor Transponder for GNSS/Acoustic Precise Underwater Point Positioning ［J］. Ocean Engineering ， 2021 ， 221 ： 108533 .

WANG J T ， XU T H ， LIU Y F ， et al . Kalman Filter Based Acoustic Positioning of Deep Seafloor Datum Point with Two-Step Systematic Error Estimation ［J］. Applied Ocean Research ， 2021 ， 114 ： 102817 .

YOKOTA Y ， ISHIKAWA T ， WATANABE S I ， et al . Kilometer-Scale Sound Speed Structure That Affects GNSS-A Observation： Case Study off the Kii Channel ［J］. Frontiers in Earth Science ， 2020 ， 8 ： 331 .

XUE S Q ， XIAO Z ， ZHAO S ， et al . Resilient-Array Solution Combining Multi-campaign GNSS-A Observations at Original Observation Level and Regarding Array Deformation ［J］. Marine Geophysical Research ， 2025 ， 46 （ 3 ）： 20 .

XUE S Q ， LI B J ， DONG J . GNSS-A Ranging Model with Acoustic Delay Corrections Achieving Centimeter-Level-Precision Positioning ［J］. IEEE Journal of Oceanic Engineering ， 2026 ， 51 （ 3 ）： 2177 - 2191 .

ZHANG B B ， JI D X ， LIU S ， et al . Autonomous Underwater Vehicle Navigation： A Review ［J］. Ocean Engineering ， 2023 ， 273 ： 113861 .

SATO M ， ISHIKAWA T ， UJIHARA N ， et al . Displacement Above the Hypocenter of the 2011 Tohoku-Oki Earthquake ［J］. Science ， 2011 ， 332 （ 6036 ）： 1395 .

KIDO M ， OSADA Y ， FUJIMOTO H ， et al . Trench-Normal Variation in Observed Seafloor Displacements Associated with the 2011 Tohoku-Oki Earthquake： Seafloor Movement of Tohoku Earthquake ［J］. Geophysical Research Letters ， 2011 ， 38 （ 24 ）： L24303 .

WATANABE S I ， SATO M ， FUJITA M ， et al . Evidence of Viscoelastic Deformation Following the 2011 Tohoku-Oki Earthquake Revealed from Seafloor Geodetic Observation ［J］. Geophysical Research Letters ， 2014 ， 41 （ 16 ）： 5789 - 5796 .

YOKOTA Y ， ISHIKAWA T ， SATO M ， et al . Heterogeneous Interplate Coupling Along the Nankai Trough， Japan， Detected by GPS-Acoustic Seafloor Geodetic Observation ［J］. Progress in Earth and Planetary Science ， 2015 ， 2 （ 1 ）： 10 .

刘杨，曾安敏，郑翠娥，等 . 广播式远程精密水下导航定位技术［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 1987 - 1995 .

LIU Yang ， ZENG Anmin ， ZHENG Cuie ， et al . Broadcast-Style Long-Range Precise Underwater Navigation and Positioning Technology ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 1987 - 1995 .

WANG J T ， XU T H ， LIU Y F ， et al . Augmented Underwater Acoustic Navigation with Systematic Error Modeling Based on Seafloor Datum Network ［J］. Marine Geodesy ， 2023 ， 46 （ 2 ）： 129 - 148 .

薛树强，杨诚，卞加超，等 . 无外部信息辅助的主动式声呐时间开窗导航定位模型［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2026 ， 51 （ 2 ）： 296 - 305 .

XUE Shuqiang ， YANG Cheng ， BIAN Jiachao ， et al . Active Sonar Time-Window Navigation and Positioning Model Without External Information Assistance ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2026 ， 51 （ 2 ）： 296 - 305 .

WANG J T ， XU T H ， SHU J X ， et al . Deep-Sea Target Resilient Integrated Navigation with Active/Passive Long Baseline Navigation System and Pressure Gauge ［J］. Measurement ， 2025 ， 253 ： 117439 .

ZHANG S Q ， YANG Y X ， XU T H ， et al . Long-Range LBL Underwater Acoustic Navigation Considering Earth Curvature and Doppler Effect ［J］. Measurement ， 2025 ， 240 ： 115524 .

LIU Y F ， SUBIRANA J S ， XU T H ， et al . Underwater Two-Way Acoustic and Pressure Gauge Fusion Navigation Algorithm Utilizing Optimal Constraints and Smoothing ［J］. Measurement ， 2026 ， 257 ： 118585 .

SHU J X ， XU T H ， WANG J T ， et al . Attitude-Compensated and Acoustics-Calibrated Model-Aided Navigation Framework for AUVs ［J］. Journal of Marine Science and Engineering ， 2026 ， 14 （ 7 ）： 612 .

LIU Y F ， XU T H ， NIE W F ， et al . High-Precision LBL/INS Round-Trip Tightly Coupled Navigation Based on Constrained Acoustic Ray-Tracking and RTS Smoothing ［J］. IEEE Transactions on Vehicular Technology ， 2024 ， 73 （ 11 ）： 16432 - 16444 .

SONG Z Q ， GAO F ， XU T H ， et al . Deep-Sea Long-Range AUV Navigation with One-Way Passive Tightly-Coupled SINS/LBL/PS Integration： An Experimental Study ［J］. Measurement ， 2026 ， 279 ： 121734 .

ZHANG X H ， NIE W F ， LIU Y F ， et al . An INS/DVL/PS Integrated Underwater System Based on NLS-Transformer-LSTM Velocity Prediction Model ［J］. IEEE Internet of Things Journal ， 2026 ， 13 （ 13 ）： 29258 - 29273 .

耿苗苗，肖云，孙玮萱，等 . A*引导的改进精英蚁群算法在水下重力匹配导航路径规划中的应用［J/OL］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2026 . https：//doi.org/10.13203/j.whugis20250298 https://doi.org/10.13203/j.whugis20250298 .

GENG Miaomiao ， XIAO Yun ， SUN Weixuan ， et al . An A*-Guided Improved Elite Ant Colony Optimization Algorithm for Path Planning in Underwater Gravity Matching Navigation ［J/OL］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2026 . https：//doi.org/10.13203/j.whugis20250298 https://doi.org/10.13203/j.whugis20250298 .

欧阳明达，杨元喜 . 改进粒子滤波的水下重力匹配导航仿真与实验［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2022 ， 43 （ 10 ）： 1514 - 1521 .

OUYANG Mingda ， YANG Yuanxi . Underwater Gravity Matching Navigation Simulation and Experiment Based on the Improved Particle Filtering Algorithm ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2022 ， 43 （ 10 ）： 1514 - 1521 .

肖云，张锦柏，陈垲宁，等 . 基于重力灯塔导航的水下重力匹配导航算法［J］. 中国惯性技术学报， 2025 ， 33 （ 7 ）： 663 - 671 .

XIAO Yun ， ZHANG Jinbai ， CHEN Kaining ， et al . Underwater Gravity Matching Navigation Algorithm Based on Gravity Beacon Navigation ［J］. Journal of Chinese Inertial Technology ， 2025 ， 33 （ 7 ）： 663 - 671 .

丁俊迪，赵万龙，刘功亮，等 . 一种新型的水下地磁/声学/惯性融合导航算法［J］. 导航定位与授时， 2025 ， 12 （ 3 ）： 50 - 58 .

DING Jundi ， ZHAO Wanlong ， LIU Gongliang ， et al . A Novel Underwater Geomagnetic/Acoustic/Inertial Fusion Navigation Algorithm ［J］. Navigation Positioning and Timing ， 2025 ， 12 （ 3 ）： 50 - 58 .

李根，柴洪洲，靳凯迪，等 . 水下地形匹配定位抗差粒子滤波算法［J］. 测绘学报， 2025 ， 54 （ 10 ）： 1841 - 1851 .

LI Gen ， CHAI Hongzhou ， JIN Kaidi ， et al . Underwater Terrain Matching Method Based on Robust Particle Filter ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2025 ， 54 （ 10 ）： 1841 - 1851 .

杨元喜，薛树强，徐天河，等 . 海洋大地测量基准与水下导航［M］. 北京：科学出版社， 2022 .

YANG Yuanxi ， XUE Shuqiang ， XU Tianhe ， et al . Marine Geodetic Datum and Underwater Navigation ［M］. Beijing ： Science Press ， 2022 .

陈冠旭，刘杨，李梦昊，等 . GNSS-声学海底定位的声速误差处理方法综述［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2022 ， 47 （ 9 ）： 1349 - 1363 .

CHEN Guanxu ， LIU Yang ， LI Menghao ， et al . Review on the Processing Methods of Sound Speed Errors in GNSS-Acoustic Seafloor Positioning ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2022 ， 47 （ 9 ）： 1349 - 1363 .

陈冠旭，高柯夫，赵建虎，等 . GNSS-声学位置服务中声速误差修正方法［J］. 测绘学报， 2023 ， 52 （ 4 ）： 536 - 549 .

CHEN Guanxu ， GAO Kefu ， ZHAO Jianhu ， et al . The Method of Sound Speed Errors Correction in GNSS-Acoustic Location Service ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2023 ， 52 （ 4 ）： 536 - 549 .

WILSON W D . Equation for the Speed of Sound in Sea Water ［J］. The Journal of the Acoustical Society of America ， 1960 ， 32 （ 10 ）： 1357 .

DEL GROSSO V A . New Equation for the Speed of Sound in Natural Waters （with Comparisons to Other Equations）［J］. The Journal of the Acoustical Society of America ， 1974 ， 56 （ 4 ）： 1084 - 1091 .

MEDWIN H . Speed of Sound in Water： A Simple Equation for Realistic Parameters ［J］. The Journal of the Acoustical Society of America ， 1975 ， 58 （ 6 ）： 1318 - 1319 .

CHEN H H . Travel-Time Approximation of Acoustic Ranging in GPS/Acoustic Seafloor Geodesy ［J］. Ocean Engineering ， 2014 ， 84 ： 133 - 144 .

XUE S Q ， LI B J ， XIAO Z ， et al . Centimeter-Level-Precision Seafloor Geodetic Positioning Model with Self-Structured Empirical Sound Speed Profile ［J］. Satellite Navigation ， 2023 ， 4 （ 1 ）： 30 .

朱冀星，薛树强，李保金，等 . GNSS-声呐观测反演双指数温度剖面［J］. 测绘学报， 2025 ， 54 （ 2 ）： 286 - 296 .

ZHU Jixing ， XUE Shuqiang ， LI Baojin ， et al . GNSS-Acoustic Inversion of Double-Exponential Temperature Profile ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2025 ， 54 （ 2 ）： 286 - 296 .

ZHU J X ， XUE S Q ， LI B J ， et al . GNSS-A Positioning Model with Piece-Wise Linear Sound Speed Profile Inversion ［J］. Acta Oceanologica Sinica ， 2025 ， 44 （ 9 ）： 194 - 206 .

ZHAO J H ， LIANG W B ， MA J Y ， et al . A Self-Constraint Underwater Positioning Method Without the Assistance of Measured Sound Velocity Profile ［J］. Marine Geodesy ， 2023 ， 46 （ 1 ）： 62 - 82 .

SUN W Z ， YANG Y X ， ZENG A M . Inversion Method for Instantaneous SSP Area Difference ［J］. Marine Geodesy ， 2024 ， 47 （ 2 ）： 173 - 181 .

李保金，薛树强，肖圳，等 . 附加先验声速结构约束的GNSS-A观测反演声速剖面［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2026 ， 51 （ 3 ）： 618 - 628 .

LI Baojin ， XUE Shuqiang ， XIAO Zhen ， et al . Inversion of Sound Speed Profile Using GNSS-A Observations with Prior Sound Speed Structure Constraint ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2026 ， 51 （ 3 ）： 618 - 628 .

GOOD S A ， MARTIN M J ， RAYNER N A . EN4： Quality Controlled Ocean Temperature and Salinity Profiles and Monthly Objective Analyses with Uncertainty Estimates ［J］. Journal of Geophysical Research： Oceans ， 2013 ， 118 （ 12 ）： 6704 - 6716 .

JEAN-MICHEL L ， ERIC G ， ROMAIN B B ， et al . The Copernicus Global 1/12° Oceanic and Sea Ice GLORYS12 Reanalysis ［J］. Frontiers in Earth Science ， 2021 ， 9 ： 698876 .

LI B J ， XUE S Q ， ZHAO S ， et al . GNSS-A Geodetic Positioning with Global Gridded Marine Environment Dataset Replacing In-Field Sound Speed Measurement ［J］. Marine Geodesy ， 2025 ， 48 （ 3 ）： 323 - 344 .

WANG J T ， XU T H ， HUANG W ， et al . Underwater Sound Speed Field Forecasting Based on the Least Square Support Vector Machine ［J］. Journal of Marine Science and Engineering ， 2024 ， 12 （ 3 ）： 480 .

李景森，薛树强，徐莹，等 . 声速剖面测量误差对水下定位的影响［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2062 - 2070 .

LI Jingsen ， XUE Shuqiang ， XU Ying ， et al . Effects of Sound Speed Profile Measurement Error on Underwater Positioning ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2062 - 2070 .

YANG W L ， XUE S Q ， MA Y Y ， et al . An Ultra-Efficient Ray-Tracing Method Based on a Precomputed Full-Element Ray Grid for Underwater Acoustic Positioning ［J］. Measurement ， 2026 ， 258 ： 119546 .

薛树强，高金来，赵爽，等 . 静态声呐延迟补偿定位模型［J］. 测绘学报， 2026 ， 55 （ 2 ）： 275 - 286 .

XUE Shuqiang ， GAO Jinlai ， ZHAO Shuang ， et al . A Static Acoustic Delay Compensation Positioning Model ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2026 ， 55 （ 2 ）： 275 - 286 .

高金来，薛树强，肖圳，等 . 声线传播时间近似公式及适用条件［J］. 全球定位系统， 2025 ， 50 （ 4 ）： 12 - 19 .

GAO Jinlai ， XUE Shuqiang ， XIAO Zhen ， et al . Approximate Formulas for Acoustic Ray-Travel Time and Applicable Conditions ［J］. GNSS World of China ， 2025 ， 50 （ 4 ）： 12 - 19 .

QIN X P ， YANG Y X ， SUN B J . A Robust Method to Estimate the Coordinates of Seafloor Stations by Direct-Path Ranging ［J］. Marine Geodesy ， 2023 ， 46 （ 1 ）： 83 - 98 .

SAKIC P ， BALLU V ， CRAWFORD W C ， et al . Acoustic Ray Tracing Comparisons in the Context of Geodetic Precise Off-Shore Positioning Experiments ［J］. Marine Geodesy ， 2018 ， 41 （ 4 ）： 315 - 330 .

YANG W L ， XU T H ， WANG J T ， et al . Precise Acoustic Seafloor Positioning with Joint Estimation of Sound Speed Field Structure Using a Layered Sound Speed Gradient Model ［J］. Satellite Navigation ， 2026 ， 7 （ 1 ）： 10 .

FUJITA M ， ISHIKAWA T ， MOCHIZUKI M ， et al . GPS/Acoustic Seafloor Geodetic Observation： Method of Data Analysis and Its Application ［J］. Earth， Planets and Space ， 2006 ， 58 （ 3 ）： 265 - 275 .

QIN X P ， YANG Y X ， SUN B J . Sound Speed Profile-Free GNSS-Acoustic Positioning Using Extended Cubic Spline Function ［J/OL］. Geodesy and Geodynamics ， 2026 . https：//doi.org/10.1016/j.geog.2025.12.013 https://doi.org/10.1016/j.geog.2025.12.013 .

IKUTA R ， TADOKORO K ， ANDO M ， et al . A New GPS-Acoustic Method for Measuring Ocean Floor Crustal Deformation： Application to the Nankai Trough ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 2008 ， 113 （ B2 ）： 2006 JB004875.

WATANABE S I ， ISHIKAWA T ， NAKAMURA Y ， et al . Full-Bayes GNSS-A Solutions for Precise Seafloor Positioning with Single Uniform Sound Speed Gradient Layer Assumption ［J］. Journal of Geodesy ， 2023 ， 97 （ 10 ）： 89 .

HONSHO C ， KIDO M ， TOMITA F ， et al . Offshore Postseismic Deformation of the 2011 Tohoku Earthquake Revisited： Application of an Improved GPS-Acoustic Positioning Method Considering Horizontal Gradient of Sound Speed Structure ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 2019 ， 124 （ 6 ）： 5990 - 6009 .

YASUDA K ， TADOKORO K ， TANIGUCHI S ， et al . Interplate Locking Condition Derived from Seafloor Geodetic Observation in the Shallowest Subduction Segment at the Central Nankai Trough， Japan ［J］. Geophysical Research Letters ， 2017 ， 44 （ 8 ）： 3572 - 3579 .

KINUGASA N ， TADOKORO K ， KATO T ， et al . Estimation of Temporal and Spatial Variation of Sound Speed in Ocean from GNSS-A Measurements for Observation Using Moored Buoy ［J］. Progress in Earth and Planetary Science ， 2020 ， 7 （ 1 ）： 21 .

XUE S Q ， YANG Y X ， YANG W L ， et al . GNSS-A Network Solution with Zenith Acoustic Delay Estimation ［J］. Marine Geodesy ， 2024 ， 47 （ 3 ）： 237 - 268 .

赵爽，王振杰，聂志喜，等 . 顾及声速结构时域变化的海底基准站高精度定位方法［J］. 测绘学报， 2023 ， 52 （ 1 ）： 41 - 50 .

ZHAO Shuang ， WANG Zhenjie ， NIE Zhixi ， et al . Precise Positioning Method for Seafloor Geodetic Stations Based on the Temporal Variation of Sound Speed Structure ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2023 ， 52 （ 1 ）： 41 - 50 .

卞加超，薛树强，肖圳，等 . 海面非对称航迹对海底定位精度影响分析［J］. 海洋测绘， 2023 ， 43 （ 6 ）： 46 - 50 .

BIAN Jiachao ， XUE Shuqiang ， XIAO Zhen ， et al . Analysis of Asymmetrical Effects of Surface-to-Seafloor Control Networks ［J］. Hydrographic Surveying and Charting ， 2023 ， 43 （ 6 ）： 46 - 50 .

ZHAO J H ， ZOU Y J ， ZHANG H M ， et al . A New Method for Absolute Datum Transfer in Seafloor Control Network Measurement ［J］. Journal of Marine Science and Technology ， 2016 ， 21 （ 2 ）： 216 - 226 .

CHEN G X ， LIU Y ， LIU Y X ， et al . Improving GNSS-Acoustic Positioning by Optimizing the Ship’s Track Lines and Observation Combinations ［J］. Journal of Geodesy ， 2020 ， 94 （ 6 ）： 61 .

马越原，杨元喜，曾安敏 . GNSS-A直线测量模式及航迹组合优化分析［J］. 地球物理学报， 2022 ， 65 （ 10 ）： 3797 - 3808 .

MA Yueyuan ， YANG Yuanxi ， ZENG Anmin . GNSS-A Straight-Line Survey Pattern and Trajectory Combination Optimization Analysis ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2022 ， 65 （ 10 ）： 3797 - 3808 .

XIE S R ， ZUMBERGE M ， SASAGAWA G ， et al . Shallow Water Seafloor Geodesy with Wave Glider-Based GNSS-Acoustic Surveying of a Single Transponder ［J］. Earth and Space Science ， 2023 ， 10 （ 10 ）： e2023EA003043 .

XUE S Q ， WANG K M ， LI B J ， et al . GNSS-A Trajectory Optimization and Its Rose-Curve Solution Regarding Acoustic Delay Parameter Identification ［J］. Marine Geodesy ， 2025 ， 48 （ 3 ）： 281 - 322 .

邝英才，吕志平，王方超，等 . 不同作业模式下的GNSS/声学联合定位模型［J］. 导航定位学报， 2020 ， 8 （ 3 ）： 40 - 46 .

KUANG Yingcai ， LÜ Zhiping ， WANG Fangchao ， et al . Study on GNSS/Acoustic Joint Positioning Model Under Different Measurement Schemes ［J］. Journal of Navigation and Positioning ， 2020 ， 8 （ 3 ）： 40 - 46 .

邝英才，吕志平，王方超，等 . GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法［J］. 测绘学报， 2020 ， 49 （ 7 ）： 854 - 864 .

KUANG Yingcai ， LÜ Zhiping ， WANG Fangchao ， et al . The Adaptive Filtering Algorithm of GNSS/Acoustic Joint Positioning ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2020 ， 49 （ 7 ）： 854 - 864 .

邝英才，吕志平，陈正生，等 . 基于方差分量估计的多模GNSS/声学联合定位方法［J］. 中国惯性技术学报， 2019 ， 27 （ 2 ）： 181 - 189 .

KUANG Yingcai ， LÜ Zhiping ， CHEN Zhengsheng ， et al . Multi-GNSS/Acoustic Joint Positioning Method Based on Variance Component Estimation ［J］. Journal of Chinese Inertial Technology ， 2019 ， 27 （ 2 ）： 181 - 189 .

王振杰，孙振，赵爽，等 . 论海底大地控制点GNSS/A定位联合平差方法的原理和应用［J］. 全球定位系统， 2023 ， 48 （ 5 ）： 8 - 14 .

WANG Zhenjie ， SUN Zhen ， ZHAO Shuang ， et al . On the Principle and Applications of the Joint Adjustment Method for GNSS/A Positioning of the Underwater Geodetic Control Point ［J］. GNSS World of China ， 2023 ， 48 （ 5 ）： 8 - 14 .

ZHAO S ， YANG Y X ， WANG Z J ， et al . Extended Joint Adjustment of the Transducer and Seafloor Transponder for GNSS-Acoustic Seafloor Geodetic Network Positioning with Interstation Ranging Information ［J］. IEEE Sensors Journal ， 2024 ， 24 （ 12 ）： 19982 - 19994 .

秦显平，明锋，许扬胤 . 考虑信标运动的水下联合定位算法［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2036 - 2043 .

QIN Xianping ， MING Feng ， XU Yangyin . Underwater Combined Positioning Algorithm Considering Beacon Movement ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2036 - 2043 .

明锋，杨元喜，曾安敏 . 基于贝叶斯估计的深海GNSS-A定位精度［J］. 地球物理学报， 2023 ， 66 （ 3 ）： 951 - 960 .

MING Feng ， YANG Yuanxi ， ZENG Anmin . Positioning Accuracy of GNSS-A in Deep Sea Based on Bayesian Estimation ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2023 ， 66 （ 3 ）： 951 - 960 .

ZHAO S ， YANG Y X ， XUE S Q ， et al . A Novel GNSS-Acoustic Positioning Model for a Seafloor Hybrid Constellation with Fixed and Moored Beacons ［J］. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement ， 2025 ， 74 ： 9701314 .

ZHANG S Q ， YANG Y X ， XU T H ， et al . Accurate Underwater Acoustic Positioning Considering Geometric Configuration ［J］. Marine Geodesy ， 2025 ， 48 （ 2 ）： 115 - 140 .

孙悦，薛树强，韩保民，等 . 邻近海底基准站坐标时序联合处理模型［J］. 测绘学报， 2023 ， 52 （ 11 ）： 1835 - 1843 .

SUN Yue ， XUE Shuqiang ， HAN Baomin ， et al . Multi-station Joint Processing Model for Seafloor Geodetic Coordinate Time Series ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2023 ， 52 （ 11 ）： 1835 - 1843 .

薛树强，肖圳，董杰，等 . 海底震后形变多基站联合估计模型［J］. 地球物理学报， 2024 ， 67 （ 3 ）： 1013 - 1021 .

XUE Shuqiang ， XIAO Zhen ， DONG Jie ， et al . Post-Seismic Deformation Jointly Estimated by Multi Seafloor Geodetic Stations ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2024 ， 67 （ 3 ）： 1013 - 1021 .

董杰，薛树强，汲长艳，等 . 2011年日本东北Mw 9.0大地震后近10年的海底基准点黏弹性变形［J］. 地球物理学报， 2025 ， 68 （ 4 ）： 1211 - 1220 .

DONG Jie ， XUE Shuqiang ， JI Changyan ， et al . Post-Seismic Viscoelastic Deformation of Seafloor Reference Points for Nearly 10 Years Following the 2011 Tohoku-Oki Mw 9.0 Earthquake ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2025 ， 68 （ 4 ）： 1211 - 1220 .

赵爽，薛树强，王振杰，等 . 海底大地基准站维护方法研究进展［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2026 ， 47 （ 4 ）： 899 - 913 .

ZHAO Shuang ， XUE Shuqiang ， WANG Zhenjie ， et al . Research Progress on Maintenance Methods of Seafloor Geodetic Reference Stations ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2026 ， 47 （ 4 ）： 899 - 913 .

郭瑛，张震 . 大规模水下传感器网络时间同步研究［J］. 电子与信息学报， 2014 ， 36 （ 6 ）： 1498 - 1503 .

GUO Ying ， ZHANG Zhen . Clock Synchronization Study for Large Scale Underwater Sensor Networks ［J］. Journal of Electronics & Information Technology ， 2014 ， 36 （ 6 ）： 1498 - 1503 .

白雨松，杨国文，吴宏硕，等 . 基于水声通信的授时技术研究［J］. 全球定位系统， 2025 ， 50 （ 4 ）： 31 - 35 .

BAI Yusong ， YANG Guowen ， WU Hongshuo ， et al . Research on Timing Technology Based on Underwater Acoustic Communication ［J］. GNSS World of China ， 2025 ， 50 （ 4 ）： 31 - 35 .

靳涛，燕保荣，梁凡，等 . 水声授时及相关技术的进展与展望［J］. 全球定位系统， 2025 ， 50 （ 4 ）： 36 - 45 .

JIN Tao ， YAN Baorong ， LIANG Fan ， et al . Progress and Prospects of Underwater Acoustic Timing Technology ［J］. GNSS World of China ， 2025 ， 50 （ 4 ）： 36 - 45 .

杨文哲，吴寒旭，王海峰，等 . 水下空间中的光学高精度双向时间比对［J］. 应用激光， 2024 ， 44 （ 2 ）： 125 - 130 .

YANG Wenzhe ， WU Hanxu ， WANG Haifeng ， et al . Optical High-Precision Bidirectional Time Comparison Method in Underwater Space ［J］. Applied Laser ， 2024 ， 44 （ 2 ）： 125 - 130 .

唐武盛，李博，王俊，等 . 铷原子钟同步水下小目标高分辨声学成像系统［J］. 声学学报， 2026 ， 51 （ 2 ）： 592 - 600 .

TANG Wusheng ， LI Bo ， WANG Jun ， et al . High-Resolution Acoustic Imaging System for Underwater Small Targets Based on Rubidium Atomic Clock Synchronization ［J］. Acta Acustica ， 2026 ， 51 （ 2 ）： 592 - 600 .

杨元喜，任夏，张强，等 . 量子PNT发展及其关键技术［J］. 测绘学报， 2026 ， 55 （ 1 ）： 1 - 9 .

YANG Yuanxi ， REN Xia ， ZHANG Qiang ， et al . The Development and Key Technologies of Quantum PNT ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2026 ， 55 （ 1 ）： 1 - 9 .

杨元喜，李晓燕 . 微PNT与综合PNT ［J］. 测绘学报， 2017 ， 46 （ 10 ）： 1249 - 1254 .

YANG Yuanxi ， LI Xiaoyan . Micro-PNT and Comprehensive PNT ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2017 ， 46 （ 10 ）： 1249 - 1254 .

孙和平，杨元喜，叶朝辉，等 . 精密（量子）测量时代下时空基准研究中的关键科学问题和核心技术［J］. 中国科学基金， 2024 ， 38 （ 1 ）： 172 - 181 .

SUN Heping ， YANG Yuanxi ， YE Zhaohui ， et al . Key Scientific Frontiers and Core Technologies in Space-Time Reference Research in the Era of Precision（Quantum）Measurement ［J］. Bulletin of National Natural Science Foundation of China ， 2024 ， 38 （ 1 ）： 172 - 181 .

卞加超，薛树强，赵爽，等 . 海洋声学导航开窗抗差最小二乘估计［J］. 测绘学报， 2026 ， 55 （ 3 ）： 515 - 524 .

BIAN Jiachao ， XUE Shuqiang ， ZHAO Shuang ， et al . Multi-window Joint Robust Estimation for Marine Acoustic Navigation ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2026 ， 55 （ 3 ）： 515 - 524 .

ZHOU J ， XUE S Q ， YANG C ， et al . Active-Sonar Navigation Enhanced by Delay-Compensated Sliding Window Without In-Situ Sound Speed Measurement ［J/OL］. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement ， 2026 . https：//ieeexplore.ieee.org/document/11359359 https://ieeexplore.ieee.org/document/11359359 .

MING W T ， SUN D J ， ZHANG J C ， et al . Research on High-Precision Long-Range Positioning Technology in the Deep Sea ［J］. Journal of Marine Science and Engineering ， 2025 ， 13 （ 10 ）： 1898 .

郑翠娥，程驰宇，韩云峰，等 . 基于海底基准的中远程PNT定位导航技术及验证［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2018 - 2026 .

ZHENG Cuie ， CHENG Chiyu ， HAN Yunfeng ， et al . Medium and Remote Range Acoustic PNT Datum Positioning and Navigation Technology ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 2018 - 2026 .

郭银辉，徐天河，王君婷，等 . 基于最小二乘支持向量机的水下声学导航增强算法［J］. 哈尔滨工程大学学报， 2026 ， 47 （ 4 ）： 891 - 898 .

GUO Yinhui ， XU Tianhe ， WANG Junting ， et al . LSSVM-Based Enhanced Algorithm for Underwater Acoustic Navigation ［J］. Journal of Harbin Engineering University ， 2026 ， 47 （ 4 ）： 891 - 898 .

ZHAO S ， XUE S Q ， et al . Temporal Sound Speed Error Correction Model for Underwater Acoustic Positioning Based on in Situ Measurements ［J］. Journal of Surveying Engineering ， 2025 ， 151 （ 2 ）： 04025002 .

杨元喜 . 弹性PNT基本框架［J］. 测绘学报， 2018 ， 47 （ 7 ）： 893 - 898 .

YANG Yuanxi . Resilient PNT Concept Frame ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2018 ， 47 （ 7 ）： 893 - 898 .

明锋，杨元喜，曾安敏，等 . 弹性PNT概念内涵、特征及其辨析［J］. 测绘通报， 2023 （ 4 ）： 79 - 86 .

MING Feng ， YANG Yuanxi ， ZENG Anmin ， et al . The Conceptual Connotation， Characteristics and Discrimination of Resilient PNT ［J］. Bulletin of Surveying and Mapping ， 2023 （ 4 ）： 79 - 86 .

杨元喜，姚铮，毛悦，等 . 星基弹性PNT体系设计及其关键技术［J］. 中国科学：地球科学， 2025 ， 55 （ 3 ）： 686 - 698 .

YANG Yuanxi ， YAO Zheng ， MAO Yue ， et al . Resilient Satellite-Based PNT System Design and Key Technologies ［J］. Scientia Sinica （Terrae）， 2025 ， 55 （ 3 ）： 686 - 698 .

WU P P ， NIE W F ， LIU Y F ， et al . Improving the Underwater Navigation Performance of an IMU with Acoustic Long Baseline Calibration ［J］. Satellite Navigation ， 2024 ， 5 （ 1 ）： 7 .

张帅帅，张涛，张亮，等 . 水下多AUV协同导航研究现状分析［J］. 战术导弹技术， 2025 （ 4 ）： 120 - 132 .

ZHANG Shuaishuai ， ZHANG Tao ， ZHANG Liang ， et al . Analysis of Research Status of Underwater Multi-AUV Cooperative Navigation ［J］. Tactical Missile Technology ， 2025 （ 4 ）： 120 - 132 .

杜祯强，柴洪洲，向民志，等 . 水下无人航行器集群协同定位中的几个关键因素及影响规律［J］. 地球物理学报， 2025 ， 68 （ 4 ）： 1201 - 1210 .

DU Zhenqiang ， CHAI Hongzhou ， XIANG Minzhi ， et al . Several Key Factors Affecting UUVs Cooperative Localization and Law of Influence ［J］. Chinese Journal of Geophysics ， 2025 ， 68 （ 4 ）： 1201 - 1210 .

杨元喜，杨诚，任夏 . PNT智能服务［J］. 测绘学报， 2021 ， 50 （ 8 ）： 1006 - 1012 .

YANG Yuanxi ， YANG Cheng ， REN Xia . PNT Intelligent Services ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2021 ， 50 （ 8 ）： 1006 - 1012 .

韩笑天，聂文超，李鹏，等 . 水下无线光通信的研究现状与发展趋势分析［J］. 光学学报， 2025 ， 45 （ 13 ）： 1306016 .

HAN Xiaotian ， NIE Wenchao ， LI Peng ， et al . Research Status and Development Trends Analysis of Underwater Wireless Optical Communication ［J］. Acta Optica Sinica ， 2025 ， 45 （ 13 ）： 1306016 .

王海斌，汪俊，台玉朋，等 . 水声通信技术研究进展与技术水平现状［J］. 信号处理， 2019 ， 35 （ 9 ）： 1441 - 1449 .

WANG Haibin ， WANG Jun ， TAI Yupeng ， et al . Development and the State of the Art in Underwater Acoustic Communication ［J］. Journal of Signal Processing ， 2019 ， 35 （ 9 ）： 1441 - 1449 .

吴婷婷，於志文，徐健 . 水下群体智能［J］. 智能系统学报， 2026 ， 21 （ 1 ）： 179 - 200 .

WU Tingting ， YU Zhiwen ， XU Jian . Underwater Crowd Intelligence ［J］. CAAI Transactions on Intelligent Systems ， 2026 ， 21 （ 1 ）： 179 - 200 .

程驰宇，郑翠娥，张居成，等 . 极地冰下声学定位导航技术现状及发展趋势［J］. 导航与控制， 2024 ， 23 （ 5 ）： 15 - 24 .

CHENG Chiyu ， ZHENG Cuie ， ZHANG Jucheng ， et al . Research Status and Development Trend of Polar Under-Ice Acoustic Positioning and Navigation Technology ［J］. Navigation and Control ， 2024 ， 23 （ 5 ）： 15 - 24 .

白思源，柴洪洲，靳凯迪，等 . 极区坐标系下惯导粗对准精度一致性分析［J］. 系统工程与电子技术， 2025 ， 47 （ 1 ）： 280 - 286 .

BAI Siyuan ， CHAI Hongzhou ， JIN Kaidi ， et al . Consistency Analysis of Inertial Navigation Coarse Alignment Accuracy in Polar Frame ［J］. Systems Engineering and Electronics ， 2025 ， 47 （ 1 ）： 280 - 286 .

白思源，柴洪洲，吴庆，等 . 顾及海冰漂移的浮标辅助UUV冰下组合导航方法［J］. 测绘学报， 2026 ， 55 （ 4 ）： 698 - 707 .

BAI Siyuan ， CHAI Hongzhou ， WU Qing ， et al . Buoys-Aided Integrated Navigation Method for UUV Under Ice with Sea Ice Drift Compensation ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2026 ， 55 （ 4 ）： 698 - 707 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Active Sonar Time-Window Navigation and Positioning Model Without External Information Assistance

Research Progress on Uncertainty in Radiometric Benchmark Transfer for Ocean Targets

A Review of GNSS Intentional Interference Detection Technologies for Mass-Market Intelligent Terminals： Research Status and Prospects

High-Resolution L-Band InSAR Study of Intense Near-Field Deformation Associated with Shallow Moderate Earthquakes

Tectonic Geodesy： Research Advancements， Opportunities， and Challenges

Related Author

YANG Cheng

BIAN Jiachao

YANG Wenlong

ZHAO Shuang

Related Institution

School of Land Science and Technology, China University of Geosciences

School of Space Science and Physics, Shandong University

AI问答

⁰