This thesis dives into the world of autonomous underwater robotics, specifically oriented at solving the relative navigation problem that arises during an underwater multi-agent proximity operation (prox-op). The present document starts with an introduction to the background theoretical and practical concepts required for the reader to follow the contributions outlined within. We define the concept of proximity operations in the underwater domain and highlight a factor-graph-based robotic state estimation framework used to intuitively model arbitrary prox-ops as Simultaneous Trajectory Estimation and Relative Navigation (STERN) problems. We continue by outlining the attached scientific contributions which carefully address the different elements of the general factor graph representation in a procedural manner: we start by isolating the two navigation-dependent phases of the prox-op and solve them independently; subsequently, we study the full scenario from end to end. The document is redacted such that it provides the story in hindsight surrounding the scientific contributions that are part of this compilation thesis.

Denna avhandling fördjupar sig i världen av autonoma undervattensrobotar, med särskilt fokus på att lösa det relativa navigationsproblemet som uppstår under en undervattensoperation med flera samverkande enheter i närhet (prox-op). Avhandlingen inleds med en introduktion till de teoretiska och praktiska bakgrundskoncept som krävs för att läsaren ska kunna följa de bidrag som presenteras.    Vi definierar begreppet närhetsoperationer inom undervattensdomänen och lyfter fram en faktorgradsbaserad ram för robotars tillståndsuppskattning, som används för att intuitivt modellera godtyckliga prox-ops. Denna ram kallas för Simultaneous Trajectory Estimation and Relative Navigation (STERN). Vi fortsätter med att redogöra för de vetenskapliga bidrag som ingår, vilka metodiskt behandlar de olika elementen i den allmänna faktorgrafsrepresentationen: vi börjar med att isolera de två navigationsberoende faserna i prox-op och löser dem var för sig; därefter studerar vi hela scenariot från början till slut. Avhandlingen är utformat för att i efterhand ge en berättelse kring de vetenskapliga bidragen som ingår i denna sammanläggningsavhandling.