一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法。主要包括对地形信息的8方向离散和量化；利用分块后的子地形块的信息量均值序列的方差定义分块的优劣性，以方差最大化为最优评价标准得到最优分块下的子块边界节点数。在本发明专利技术方法所得到的分块地形下，地形信息量大的区域和地形信息量小的区域可以有效的分开，这种地形分块方法可以用于地形数据的压缩存储，地形信息丰富的分块存储较多的节点信息量小的分块存储较小的节点数，该方法还可以用于地形匹配导航的路径规划，航行器经过地形信息量大的分块区域等，可以提高匹配的精度和可靠性。

A multi beam terrain block method based on node information statistics

The invention provides a multi beam terrain block method based on node information quantity statistics. Includes 8 directions on the terrain information and discrete quantization; advantages and disadvantages of using the variance defined information quantity of each terrain block mean sequence block after block, the maximum variance evaluation criteria to obtain the optimal block block boundary nodes. Block terrain by the method of the invention, the amount of regional terrain and terrain information a huge amount of information in small area can be effectively separated, the terrain block method can be used for compression and storage of terrain data, the number of nodes is small small amount of block storage node information block storage more abundant information of the terrain and this method can also be used in terrain matching navigation path planning, navigation through a large amount of information of the terrain block, can improve the matching accuracy and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法
本专利技术涉及的是一种多波束地形分块方法，是一种地形预处理方法。
技术介绍
地形信息特征的量化表达对地形匹配导航的适配性分析，地形匹配导航的路径规划，地形信息的压缩存储等
十分有用。由于水下地形信息特征分散地形信息集中于某些区域而相对平坦的区域地形信息少，在实际应用中地形信息量丰富的地区往往使我们最感兴趣和最关注的，如何将信息量丰富的地区和地形信息量少的地区划分开也就成了我们关心的问题。目前尚未有类似的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以对地形进行最优的分块，将地形信息量大的地形区域和地形信息量少的区域最大程度的分开的基于节点信息量统计的多波束地形分块方法。本专利技术的目的是这样实现的：步骤1，将地形节点的信息量离散到8个方向，8方向梯度噪声比为：8方向信噪比为：利用最大化原则将8个方向上的信息量化成一个量SSNRij，步骤2，设置分块的最小边界值depmin和最大边界值depmax，进行最优分块，具体包括：步骤2.1，设分块地形的边界节点个数为K＝depmin；步骤2.2，将地形按照每一个分块边界depnum个节点进行划分，得到的分块数为M*N，解算每一个分块下的地形节点的信息量均值步骤2.3，计算当前分块下序列的方差SK＝var(ΜSSNR)K＝K+1，回到步骤2.1直到K＝depmax；得到分块地形的边界点数目从depmin到depmax的变化过程中分块地形的信息量均值的方差变化，方差表现了地形分块的离散程度，当离散程度达到最大时，信息量大的节点和信息量小的节点被最优的分配到各个地形块中，最优分块数下每一地形子块的边界地形节点数目为：本专利技术提供了一种地形信息划分方法，将地形区域分割成若干个相等的地形区域，在本专利技术方法所得到的分块地形下，地形信息量大的区域和地形信息量小的区域可以有效的分开，这种地形分块方法可以用于地形数据的压缩存储，地形信息丰富的分块存储较多的节点信息量小的分块存储较小的节点数，该方法还可以用于地形匹配导航的路径规划，航行器经过地形信息量大的分块区域等，可以提高匹配的精度和可靠性。本专利技术通过对地形信息的8方向离散和量化，使得地形的丰富程度得到量化。利用分块后的子地形块的信息量均值序列的方差定义分块的优劣性，以方差最大化为最优评价标准得到最优分块下的子块边界节点数。利用本专利技术可以对地形进行最优的分块，将地形信息量大的地形区域和地形信息量少的区域最大程度的分开，分块后的地形性可用于地形数据的压缩存储，地形匹配导航的路径规划等方面。附图说明图1是节点信息量方向离散化示意图；图2是地形节点信息量计算流程图；图3是地形最优分块的计算流程；图4a至图4b是地形图及其地形最优分块图，图4a灰度表示高程，图4b灰度表示信息量；图5是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术作更详细的描述。一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法的主要实现步骤包括：步骤一、测量误差的估计m1n1表示分块地形数据Z1网格化后的地形节点数目，m2n2表示测量地形数据Z2网格化后的测点数目，测量满足下面的等式：在获得待分块的地形(Z1,X1,Y1)和待分块区域二次测量地形(X2,Y2,Z2)之后，进行测量误差的估计，具体步骤如下：(1)待分块地形与二次测量地形的对准由于两次测量的地形并非是完全对准的，可能存在坐标的偏移所以需要在Z1中确定一个搜索区域XS，并在配准过程中得到测量误差的估计S。搜索过程中的某一个搜索点ij，计算Z2与该搜索点对应的地形面的高度偏差：计算Δhij的均值和标准差估计：(2)得到了hcij的估计值之后就可以计算测量地形和先验地形的真实相似程度了，由于初始的测量误差是一个未知数且不能精确估计，通过地形匹配定位可以获得匹配定位的估计位置xp＝(xe,ye)，地形匹配定位的估计式如下：其中：h(xij,yij)表示测量序列点(xij,yij)在先验地形图中的插值结果。(3)得到匹配定位估计位置xp后计算定位点xp在Z1中的插值结果与Z2的高度差序列Δhp：计算Δhp的标准差Sp估计，就得到了待分块地形测量误差估计σ：Sp＝std(Δhp)＝σ。步骤二、地形节点的信息量计算定义地形节点的梯度噪声比函数如下：定义地形的信噪比函数如下：其中：表示地形的某一个节点的高度值；σ表示地形的测量误差的标准差，通过第一步估计得到；k表示方向标记，由于节点在每一个方向的梯度都不一样所以需要将梯度进行离散处理。通过上式可以计算每一个节点分别在8个方向上的信息量，利用最大化原则或者平均值原则将8和方向上的信息量化成一个量，这里假设用最大化原则。进行以上处理之后，就可以将节点的信息量矩阵输入分块程序。步骤三、地形信息量最优分块确定设置分块的最小边界值depmin和最大边界值depmax。最优分块的计算步骤如下，初始K：(1)假设分块地形的边界节点个数为K＝depmin；(2)将地形按照每一个分块边界depnum个节点进行划分，此时得到的分块数为M*N，解算每一个分块下的地形节点的信息量均值(3)计算当前分块下序列的标准差SK＝var(ΜSSNR)判断K＝depmax是否成立，若不成立，则K＝K+1，回到第(2)步直到K＝depmax。步骤四、通过步骤三得到分块地形的边界点数目从depmin到depmax的变化过程中分块地形的信息量均值的方差变化，方差表现了地形分块的离散程度，当离散程度达到最大时，信息量大的节点和信息量小的节点被最优的分配到各个地形块中。最优分块数为：按照每个网格边包含Kopt个节点对先验地形(Z1,X1,Y1)进行划分就可以得到地形的最优分块。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法，其特征是：步骤1，将地形节点的信息量离散到8个方向，8方向梯度噪声比为：

【技术特征摘要】
1.一种基于节点信息量统计的多波束地形分块方法，其特征是：步骤1，将地形节点的信息量离散到8个方向，8方向梯度噪声比为：8方向信噪比为：利用最大化原则将8个方向上的信息量化成一个量SSNRij，其中：表示地形的某一个节点的高度值；σ表示地形的测量误差的标准差；k表示方向标记；步骤2，设置分块的最小边界值depmin和最大边界值depmax，进行最优分块，具体包括：步骤2.1，设分块地形的边界节点个数为K＝depmin；步骤2.2，将地形按照每一个分块边界depnum个节点进行划分，得到的分块数为M*N，解算每一个分块下的地形节点的信息量均值步骤2.3，计算当前分块下序列的方差SK＝var(ΜSSNR)K＝K+1，回到步骤2.1直到K＝depmax；得到分块地形的边界点数目从depmin到depmax的变化过程中分块地形的信息量均值的方差变化，方差表现了地形分块的离散程度，当离散程度达到最大时，信息量大的节点和信息量小的节点被最优的分配到各个地形块中，最优分块数下每一地形子块的边界地形节点数目为：2.根据权利要求1所述的基于节点信息量统计的多波束地形分块方法，其特征是先进行测量误差的估计，具体包括：m1n1表示分块地形数据Z1网格化后的地形节点数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晔，王汝鹏，姜言清，马腾，丛正，贡雨森，郭宏达，安力，王磊峰，龚昊，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23