地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法包括以下步骤：载体的实时地形高度信息和载体在数字地图上的位置、航向和误差导航信息；根据导航信息在线实时规划待匹配区域；对预加载的数字地图进行全图适配性分析，对规划待匹配区域进行适配性分析；根据待匹配区域的适配分析结果决定是否进行后续的匹配计算；若待匹配区域的适配分析结果满足条件且进入匹配跟踪模式，则根据滤波发散判定准则决定是否切换匹配模式；根据匹配计算结果对导航信息进行校正，完成地形辅助导航。本发明专利技术通过在线实时规划待匹配区域及适配性分析、跟踪滤波判定，即可避免冗余计算，有效降低了地形辅助导航的时间消耗，并提高系统定位准确性。

【技术实现步骤摘要】
地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法及系统
本专利技术涉及导航和定位
，更具体的说是涉及一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法及系统。
技术介绍
地形辅助导航(TerrainAidedNavigation，TAN)作为广泛使用的组合导航系统之一，具有抗干扰能力强、普适度高、便于操作实施等优点，已被应用于飞机、巡航导弹、潜水探测器等多领域。目前地形辅助导航系统主要采用的算法有TERCOM算法和SITAN算法，由于TERCOM算法需要测量一串地形高程序列，因此实时性能不如SITAN算法。SITAN算法下的地形辅助导航的基本原理是测量载体飞行路径正下方的地形高度，和提前存储的参考高程数据进行比较，采用匹配滤波算法得到载体导航信息误差修正量，对主惯导提供的导航信息进行校正，进而实现辅助导航定位。但是，地形辅助导航系统受地形特征的影响较大，当载体处于地形斜率较大的山区、丘陵等地区时，辅助定位结果较准确；当载体处于地形斜率较小的平原、海面等地区时，辅助定位结果的准确性较低。因此，为了提高地形辅助导航的准确性，如何提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：利用传感器测量载体的实时地形高度信息；/n步骤S2：利用主惯导获取载体在数字地图上的位置、航向和误差导航信息；/n步骤S3：根据导航信息，以航向垂线方向为基准线在线实时规划待匹配区域；/n步骤S4：对预加载的数字地图进行全图适配性分析，根据适配性分析结果，对规划待匹配区域进行适配性分析；/n步骤S5：根据待匹配区域的适配分析结果决定是否进行后续的匹配计算；/n步骤S6：若待匹配区域的适配分析结果满足条件且进入匹配跟踪模式，则根据滤波发散判定准则决定是否切换匹配模式；并根据步骤S1提供的载体的地形高度信息...

【技术特征摘要】
1.一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：利用传感器测量载体的实时地形高度信息；
步骤S2：利用主惯导获取载体在数字地图上的位置、航向和误差导航信息；
步骤S3：根据导航信息，以航向垂线方向为基准线在线实时规划待匹配区域；
步骤S4：对预加载的数字地图进行全图适配性分析，根据适配性分析结果，对规划待匹配区域进行适配性分析；
步骤S5：根据待匹配区域的适配分析结果决定是否进行后续的匹配计算；
步骤S6：若待匹配区域的适配分析结果满足条件且进入匹配跟踪模式，则根据滤波发散判定准则决定是否切换匹配模式；并根据步骤S1提供的载体的地形高度信息选择相应的匹配模式进行匹配计算；
步骤S7：根据匹配计算结果对步骤S2获取的导航信息进行校正，完成地形辅助导航。


2.根据权利要求1所述的一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，步骤S3包括：
步骤S31、根据载体在数字地图上的实时位置，以载体为原点，以北向为Y轴，东向为X轴建立载体匹配区坐标系；依据航向将载体匹配区坐标系划分为四个区域，在每个区域内以载体航向的垂线方向为基准线，建立原始待匹配区；取原始待匹配区的最大包络，并加入位置误差，规划初始待匹配区；
步骤S32、将初始待匹配区的边界扩展至预加载的数字地图全图适配性分析结果对应的网格线上，形成最终的规划待匹配区域。


3.根据权利要求2所述的一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，步骤S31中载体匹配区坐标系的四个区域分别为区域I、区域II、区域III和区域IV；其中，区域I的航向角ψ满足：0°≤ψ≤90°；区域II的航向角ψ满足：90°＜ψ≤180°；区域III的航向角ψ满足：180°＜ψ≤270°；区域IV的航向角ψ满足：270°＜ψ≤360°；区域I、区域II、区域III和区域IV的规划方法分别为：
区域I：



区域II：



区域III：



区域IV：



式中，ψ为航向角，Sr、Er、Sc和Ec分别为载体匹配区坐标系下的初始待匹配区在数字地图上的起始及终止行列值；L和W为原始待匹配区的长度和宽度，由数字地图的网格缩放比例参数确定；σE、σN分别为东向位置误差值和北向位置误差值。


4.根据权利要求2所述的一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，步骤S32中初始待匹配区边界的扩展方法如下：



上式中，C为转化后的初始待匹配区域的边界行列值；N为数字地图的网格缩放比例；G为扩展至预加载数字地图上的边界坐标值；D1,D2为阈值。


5.根据权利要求1所述的一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，步骤S4包括：
步骤S41、根据设定的网格缩放比例，对预加载的数字地图网格化，并计算每个网格区域的地形特征，并根据地形特征获取网格适配分析结果；
步骤S42、存储预加载的数字地图上每个网格对应的网格适配性分析结果；
步骤S43、根据规划的待匹配区域在数字地图上的位置，调用存储的网格适配性分析结果，统计待匹配区域内所有网格的网格适配性分析结果，并根据匹配区适配分析判别式对待匹配区域的适配性进行判断；匹配区适配分析判别式如下：



式中，为载体匹配区内网格适配性分析结果符合的网格数占总网格数的比例，m为规划待匹配区域对应的网格列数，n为规划待匹配区域对应的网格行数；Rule(i,j)为规划待匹配区域中第i行，第j列的网格适配性分析结果；result为载体匹配区适配分析判别结果；0代表规划待匹配区域的适配性分析结果不满足区域适配分析判别，1代表规划待匹配区域的适配分析结果满足区域适配分析判别；D6和D7为阈值。


6.根据权利要求5所述的一种地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法，其特征在于，步骤S41...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙，陈瑞，张且且，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11