基于航迹线追踪的TERPM定位算法

针对TERCOM（terrain contour matching）算法定位精度对航向误差敏感和算法普适性差等不足,提出了一种基于航迹线追踪的TERPM（terrain profile matching locating algorithm）定位算法。利用INS（inertial navigation system）提供的速度和航向信息对UV（underwater vehicles）的航迹进行追踪,在遍历基准地形时考虑航向误差对数据选取的影响,组合最优匹配的判别方法,提高定位算法的抗噪性。实验结果表明:TERPM定位算法适用于机动UV的精确定位且定位精度对航向误差不敏感;与已有的TERCOM改进算法相比,新算法具有更高的定位精度和更好的抗噪性能。     

高分七号卫星激光测高仪无场几何定标法

无场几何定标是未来多波束激光测高卫星面临的一个关键问题。本文针对高分七号（GF-7）线性体制全波形激光测高仪,提出了一种基于地形和波形匹配的无场分步定标方法。在深入分析高分七号卫星激光测高仪特点的基础上,构建了严密几何定位模型,采用公开版的地形参考数据和某地区1∶2000高精度的DOM和LiDAR-DSM基础地理信息成果,开展了在轨无场几何定标试验,显著提高了高分七号卫星激光测高数据精度。在2020年上半年受新冠肺炎影响未进行外场定标期间,有效解决了激光测高数据处理无定标参数的实际困难。本文对无场定标结果与高分七号实际外场定标结果进行对比验证,结果表明,无场定标结果与实际落点位置的平面误差为11.597±3.693 m,最小值为7.115 m,平坦地区高程精度优于0.3 m,虽然略低于外场定标结果,但能满足1∶10 000高程控制点测量需求。     

地物模型与地形模型的匹配研究

由于地物与地形模型分开建模等现实原因,地物模型与地形模型集成的时候会出现不匹配问题。因此,本文通过分析地物与地形之间的空间依存关系,针对地物独立于地形和地物依赖于地形两种情况分别提出了地物模型与地形模型的匹配方案,并着重研究地物依赖于地形时的匹配方案与算法。     

3D Zernike矩在三维地形匹配中应用

本文介绍了三维地形匹配工作原理,提出3DZernike矩在三维地形匹配中应用算法。该方法利用三维地形曲面与其3DZernike矩具有一一对应关系,计算实时恢复得到的三维地形与基准图中参考三维地形的3DZernike矩,比较这两个3DZernike矩之间欧式距离,并以欧式距离最小为最佳匹配原则实现三维地形的精确匹配。该方法充分利用3DZernike矩的性质,将三维地形匹配转换成3DZernike矩匹配。该算法对匹配地形无特殊要求,抗噪声能力强,能实现三维地形的精确匹配。     

一种基于M估计的水下地形抗差匹配算法

目的 为削弱观测数据和背景地形模型中粗差对水下地形匹配导航精度和可靠性的影响,提出了一种基于M估计的水下地形抗差匹配算法,显著提高了水下地形匹配算法对粗差(异常值)的抵御能力,确保了稳健匹配导航解的获取。实验验证了该算法的有效性。     

BP神经网络用于水下地形适配区划分的方法研究

为确保背景场中最优适配航线设计的正确性以及水下地形匹配导航的可靠性,提出了一种基于BP神经网络的背景场适配/误配区自动识别和划分方法,该方法通过分析地形背景场特征参量显著性和主成分、构建BP神经网络、建立输入地形特征参量与匹配性能的映射关系,最终实现了地形背景场误配/适配区的自动识别和划分.试验验证了本方法的有效性.     

资源三号02星对地激光测高系统几何检校及验证

星载激光测高仪安装误差、激光指向和激光测距误差等导致最终激光测高精度不高,对激光器进行在轨几何检校可以有效提升激光测高精度。针对资源三号02星（ZY3-02）激光测高仪的工作模式,以裸露地表的航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission,SRTM）数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据约束同轨激光测距值,通过逼近地形起伏趋势线实现了卫星激光器出射方向的初始检校,实验证明不同轨激光指向的相对检校精度在20 m以内。利用地面铺设激光靶标的方法对星载激光测高系统进行几何精检校,并通过外业测量验证了ZY3-02激光器在平坦区域的测高精度优于0.5 m。     

联邦卡尔曼滤波在水下航行器组合导航系统中的应用

为了提高水下航行器的导航定位精度,设计了以捷联式惯性导航系统、地形匹配、多普勒计程仪等构成的组合导航系统,建立了各子导航系统的误差模型,采用联邦滤波技术对水下组合导航进行信息融合,建立了水下组合导航系统的观测方程并进行了计算机仿真．仿真结果表明：使用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合提高了组合导航系统定位精度和定位可靠性,能满足水下航行器高精度和高可靠性的要求．     

海底地形匹配高效质点滤波导航方法

海底地形匹配导航技术可实现自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)长时间的水下精确导航。质点滤波器(Point-Mass Filter,PMF)是实现 AUV 精确海底地形匹配导航的重要方法,但质点权重计算过程中需要寻找空间分布不规则的实测地形数据点与网格化先验地形图数据点间空间对应关系,造成大量计算消耗,严重影响了地形匹配导航算法实时性能。提出一种海底地形匹配高效质点滤波导航方法,通过构建伪输入高斯过程(Sparse Pseudo-input Gaussian Processes,SPGPs)模型,实现实测海底地形数据高效、精确网格化插值过程,并根据 SPGPs 方法提供的插值置信度实现网格化概率地图构建;搭建质点滤波器算法框架,提出适用于概率地图的质点权重计算过程,通过考虑网格化地图不同节点插值置信程度差别,提高地形匹配导航精度。于青岛中沙礁展开海上数据获取试验,并利用海试数据完成算法回放式仿真验证。试验结果证明,所提出网格化插值方法可实现高精度、高效地形深度插值过程,所提出海底地形匹配高效质点滤波导航方法可为 AUV 在线提供精确导航结果,且实时导航圆概率误差小于 3 m。     

航海图水深模型用于水下地形匹配定位的选取分析

系统分析了航海图水深模型(DDM)直接应用于水下地形匹配定位的可行性,给出了航海图DDM作为水下地形匹配基准图时比例尺的选取要求。首先,在经典TERCOM算法的基础上,构建基于航海图DDM的水下地形匹配定位算法;然后,将地形标准差不同的2个试验区均匀地划分为100个匹配区,并构建比例尺为1∶20 000到1∶200 000的航海图DDM;最后,分别以这些航海图DDM作为匹配基准图,进行匹配定位试验。试验结果表明:(1)改进后的TERCOM算法可以直接采用航海图DDM作为地形匹配基准图进行匹配定位;(2)为减少误匹配的发生,应选取比例尺大于1∶25 000的航海图DDM作为地形匹配基准图。