水下地形导航数据库匹配区选取规则研究

Select the underwater terrain navigation matching region is a prerequisite to build the underwater terrain navigation database. By taking matching area of underwater terrain navigation system as the research object, this project carries out research in accordance with the following steps. Firstly, with use of fuzzy correlation theory, the function model of underwater terrain feature navigation informative is obtained based on applications of terrain navigation information. Secondly, the impacts of terrain informative characteristic parameters on different matching algorithms' calculating error are proposed by constructing the correlation functions between underwater terrain navigation error and topographical features, then, optimal combination methods of terrain parameters and matching algorithm are analyzed, and primary methods of matching area selection in underwater terrain navigation database are put forward. Finally, experimental studies are made by constructing terrain matching area primary selection methods simulation platform, including primary methods of matching area selection in underwater terrain navigation database, underwater topographical features, terrain matching algorithm, and terrain aided navigation system accuracy, and then matching area selection rules in underwater terrain navigation database are put forward. This project is to optimize the navigation matching area selection methods, to further explore and breakthrough construction method of the underwater terrain navigation database. In datail, the final purposes of this project are not only guiding the selection of underwater terrain navigation matching area theoretically, improving the efficiency of constructing underwater terrain navigation database, but also providing support for the evaluation of the underwater terrain features theoretically.

选择水下地形导航匹配区域是构建水下地形导航数据库的先决条件。本申请以水下地形导航匹配区域为研究对象，首先，从地形导航信息应用的角度，采用模糊相关性理论建立水下地形特征导航信息量的函数模型，其次，构造水下地形导航误差与地形特征导航信息量的相关性函数，明确地形特征参数对不同匹配算法解算误差的影响，分析地形参数与匹配算法的最优组合方式，并提出水下地形导航匹配区初选方法，最后，构建导航区初选方法验证平台，对水下地形导航匹配区初选方法及其相关的地形特征、地形匹配算法、地形导航精度进行系统性的仿真分析与评估，提出水下地形导航数据库匹配区选取规则。本申请的研究旨在优化导航匹配区选取方法，对水下地形导航数据库构建方法进行梳理和突破。具体的，可以为水下地形导航匹配区的选取提供理论指导，使水下地形测量有的放矢，提高水下地形导航数据库的构建效率，同时也可以为评价水下地形特征提供理论支撑。

本课题以水下地形导航匹配区域为研究对象，首先，从地形导航信息应用的角度，采用模糊相关性理论建立水下地形特征导航信息量的函数模型，其次，构造水下地形导航误差与地形特征导航信息量的相关性函数，明确地形特征参数对不同匹配算法解算误差的影响，分析地形参数与匹配算法的最优组合方式，并提出水下地形导航匹配区初选方法，最后，构建导航区初选方法验证平台，对水下地形导航匹配区初选方法及其相关的地形特征、地形匹配算法、地形导航精度进行系统性的仿真分析与评估，提出水下地形导航数据库匹配区选取规则。.为了优化地形导航数据库构建方法，本项目提出一种基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法。基于分割合并法对源数据点按经纬度坐标进行分割，分别求出每个数据块数据点的凸壳，然后依据改进的凸壳算法逐点加入非凸壳数据点形成子块三角网，用改进的三角网合并算法对相邻的凸壳子块进行合并，完成子三角网的优化合并形成完整的地形导航数据库。仿真结果表明基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法具有效率高、精度高、分辨率可调整的优点。.建立适用于水下地形导航的地形特征分析模型是构造地形数据库的重要环节。本课题分析水下地形特征的描述方法及地形参数计算方法，探讨各种地形参数作为地形导航信息量度量参数的可行性与相关性，提出地形导航信息量综合评价方法，构造导航信息量与水下地形特征相关联的分析模型。仿真结果表明水下地形特征直接或间接地与水下地形导航信息量相关联，地形特征参数直接影响到地形匹配捕获概率、定位精度。.详细研究了ICCP匹配算法，通过仿真分析详细讨论了初始位置误差、测深装置误差、采样点数以及数字地图制图误差对ICCP算法匹配精度的影响。给出了地形特征的参数包括地形高程标准差、粗糙度、坡度、相关系数以及高程熵的计算方法，分析了各地形特征参数在反映地形导航信息量上的作用及相互联系。.为解决水下地形导航数据库中单一地形特征参数描述地形匹配特征不全面的问题，在Fuzzy模糊决策应用的基础上，提出基于Vague集模糊推理的地形数据库匹配性的综合评价方法。Vague集用真隶属度函数和假隶属度函数来界定地形导航数据库的地形特征对导航匹配特性的影响，并依照加权记分函数法求得各匹配区的综合评价值。仿真结果表明综合评价值越大的地形区域，匹配误差越小，即匹配性能越优。说明Vague集评价法能有效选择最优匹配区，能一定程度上解决单一地形图特征