采用MAD算法进行地形匹配的精度分析

在实测地形剖面数据含有噪声的假设下，对采用ＭＡＤ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）算法进行地形匹配的精度进行了分析。讨论了几种参数对精度上界的影响。分析结果对地形匹配区的选择和地形跟踪技术的研究将有帮助。     

水下地形匹配导航中地形水深斜率序列研究

为提高水下地形匹配导航精度,针对传统地形特征参数在统计意义上局限性,根据经典TERCOM地形匹配算法的基本原理,提出了地形水深斜率序列这一地形特征参数,并从理论上证明了地形水深斜率序列均值越大,匹配误差越小,匹配导航性能越优的结论,从而进一步提出了结合路径的地形匹配区选取方法.仿真结果表明:地形水深斜率序列均值越大,匹配导航性能越优.同时,验证了基于地形水深斜率的地形匹配区选取方法的正确性和可行性,为水下地形匹配导航匹配区的选择和航迹规划提供理论依据.     

水下地形匹配导航研究综述

地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。本文首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了国内外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为我国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。     

一种地形匹配导航区域的可导航性评价方法

单一地形特征参量对地形匹配导航区域可导航性的评价存在局限性,导致评价结果不能真实反映匹配区域可导航性的强弱.根据特征信息融合思想及关联度分析方法,通过引入向量关联度,选取地形特征信息统计参量中地形高程标准差、地形粗糙度、地形相关系数和地形信息熵进行融合,并构成地形特征参量集,利用灰色模糊综合决策理论对该特征参量集进行分析,进而提出一种灰色模糊综合决策的多指标评价方法.仿真结果表明:该方法在匹配区域可导航性的综合评价方面具有可行性,对于区域中匹配数量较多且地形高程数据量较小情况下均能做出正确评价,其评价结果可为地形可导航性分析、地形匹配导航区域选取以及航路规划等提供理论依据.     

一种地形分析方法在航迹规划中的应用

为提高巡航导弹的实时地形匹配概率,通过利用分形学中的分数布朗运动函数推导了地形分数维D和方差δ值的求解公式,提出利用分数维地形分析方法进行巡航导弹航迹规划的选取流程。依据该推导公式计算了地形图中地形区域的分数维和方差值,从而成功地比较了地形匹配的概率。实例表明,该方法能明显地增大地形匹配的成功概率。     

均匀设计用于地形特征与匹配性能关系的研究

分析地形特征因素与地形匹配性能的理论关系，并进行大量实验，用多元二次回归模型分析实验结果。     

地面高度起伏对SAR图像匹配性能影响的定量分析

合成孔径雷达(SAR)图像匹配可以修正惯性导航系统(INS)的累积误差,提高飞行器的定位导航精度。但地面高度起伏会引起SAR图像中存在几何失真,大大降低了图像匹配的精度。该文从SAR图像的成像原理出发,详细分析了SAR图像几何失真的原因,提出了一种根据实时SAR图像的地形高度计算地形匹配误差的方法,并在此基础上推导得到了一种快速预测地形匹配误差上界和下界的方法。该误差预测方法与匹配过程无关,能够在匹配前完成,对于修正匹配结果、提高匹配精度具有重要的意义。实验统计了90组参考和实时SAR图像的匹配结果,结果表明地形匹配误差均分布在预测的上界和下界之间。     

基于分数维的地形分析在航迹规划中的应用

论述了分形、分数维的基本概念,以及分数布朗运动的数学模型．结合实际推导了地形分数维D和方差σ值的求解方法．而后提出了航迹规划选取流程,着重研究了用分数维地形分析方法进行巡航弹航迹规划的算法流程．最后,对两幅地形图进行了实验分析．并指出分数维数D表征了局部地形粗糙的程度,其值越大,地形匹配成功率越大;方差值σ表征了地形起伏的程度,它是选择高程规划航迹的重要条件之一;信息熵表征了在某一具体方向上的地形变化情况,其值越大匹配的成功率往往也越大．     

地形匹配区选择准则研究

从随机过程理论出发，深入研究了描述地形形变场的主要特征参数．通过分析和计算，发现地形高程数据的标准差、粗糙度和相关长度分别反映了特定地域内地形的总体起伏、局部变化及领域相关性的强弱，它们对地形匹配区的选择具有重要意义．在大量实验的基础上，综合考虑系统噪声的影响，构造了一个作为匹配区选择准则的函数．它在实际运用中取得了良好效果．     

基于改进遗传算法的噪声自适应地形匹配算法

地形匹配制导是提高飞行器导航与末制导精度的有效途径。为了提高传统地形匹配算法精度和效率,提出了一种基于改进遗传算法的地形匹配搜索算法。该算法以基准高程图各坐标空间作为解空间,一方面采用一种改进的遗传算法进行全域匹配搜索,相对于传统遍历搜索大大提高了搜索效率,又有效避免了遗传算法早熟收敛问题;另一方面提出了一种基于噪声自适应的相似性度量方法并将其作为遗传算法个体的适应度,该度量方法结合了归一化相关函数度量和序贯相似检测度量方法的优点,在保证精度的同时有效减少了每个搜索位置的计算量,实验结果表明:与全遍历算法、传统遗传算法从算法效率和匹配精度指标上进行对比,本文算法在匹配精度上与传统遍历算法相当,在算法效率上明显优于前两种算法。     

地形特征匹配辅助导航方法研究

对传统的地形轮廓匹配辅助导航算法进行了如下改进：首先在景象匹配的基础上对飞行区域作出预测,其次利用实测高程度列和预测高程序列匹配,对飞行器进行实时定位和下一时刻的航迹预测;最后利用递堆和缩小匹配网格搜索范围等手段减少计算量。该方法提高了地形轮廓匹配的实时性和精度,增加了飞行器超低空飞行的可靠性和机动性。     

高程起伏对雷达景像匹配的影响及改正方法

雷达景像匹配由于具有全天候的特征，在飞行器导航与定位中受到重视。针对实时雷达景像以及参考基准图像的成像方式，分析了地面高程起伏对实时雷达景像以及参考基准图像构像的影响，及合成孔径雷达（SAR）影像上因地形起伏产生的影像变形的改正；推导出实时雷达景像上，影像像点位移与地面高程起伏的关系式，以及由此产生的影像变形的改正方法和具体改正步骤，同时利用数字地面模型（DEM）对模拟实时雷达图像进行反纠正，在辐射特性一致的条件下，通过匹配试验分析因地形起伏产生的实时雷达景像变形对匹配精度的影响。     

图像匹配在海底地图匹配中的应用

应用海底地图匹配技术提高水下载体(AUV)定位精度。通过双三次B-样条曲面插值重建参考地图(RDM),选取RDM中部分地图附加正态白噪声模拟当地水深地图(LDM)。将两块地图同时转化为8位256级灰度图像,应用图像相关法进行匹配。仿真显示,该方法具有较高的匹配精度和一定的抗差特性,具有适应大面积海底地形,包括平坦区域和复杂区域的特点。     

基于分形和LOD技术的地形显示

在分析分形理论和LOD技术的基础上,通过把中点位移算法和LOD技术完美地结合在一起,提出了一种生成地形的有效算法,该算法既做到了对地形总体轮廓的有效控制,又能够充分地利用分形特性表现地形表面的丰富细节,而且避免了大量数据的输入,使显示效果和资源的利用得到了最佳的匹配.     

DEM地形复杂度对坡度提取的影响分析

引入分形理论中的信息维数值作为衡量地形复杂度的指标,讨论了DEM地形复杂度对坡度提取的影响。结果表明,信息维数值能够较好地反映不同区域的地形复杂度;信息维数值越大,地形就越复杂,坡度提取的精度也就越低。     

玻璃瓶凸性字符的快速投影模板匹配

由传统的模板匹配,提出了快速投影模板匹配的算法。该算法将二维图像进行水平投影处理后使匹配转化为一维数轴上的运算,在失测的情况下,通过二维模板匹配来进一步识别,从而在不影响匹配精度的前提下提高了匹配效率。试验表明,这种算法可以满足生产实践中对识别精度和速度的要求。     

基于Mortan码的地形简化方法研究

对于基于网格的三维地形来说，其DEM网格的数目直接影响计算机的存储资源、数据的存取速度以及三维地形的显示速度。作者提出了一种根据Mortan码编码的思想来实现地形网格简化的方法，该方法首先根据Mortan码编码规则对原始数据进行简化，然后利用简化的数据绘制地形，绘制地形时进一步根据Mortan码编码规则对地形网格画片简化。这种方法的优点是能够在保证不降低网格精度的情况下实现网格DEM数据的压缩以及三维地形上面片的简化。将该方法应用于荆江某地区三维地形的动态显示上，取得了比较理想的效果。