[發明專利]一種快速的多子圖關聯航向角估計方法

有效

• 申請號: 201610815297.6
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106646490B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 卞紅雨;劉東宇;陳奕名;吳遠峰;楊嘉斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種快速的多子圖關聯航向角估計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)截取多波束測深聲納探測矩形內三個匹配子圖；

多波束測深聲納的實時探測范圍是隨著攜帶聲納設備的船只或者航行器的速度決定的，其時實探測范圍均為矩形；在矩形內以圓心等間距截取三個內切圓，其圓形截取模板具有旋轉不變性；

(2)使用地形參數特征來分別定位匹配子圖；

分別使用地形高程均值、地形高程標準差、地形粗糙度與地形熵；其中地形高程均值E：

式中，M表示截取圓形模板S區域內像素點總數，I(i,j)為圓形模板內第i行，第j列位置上的高程；

地形高程標準差σ：

式中，M表示截取圓形模板S區域內像素點總數，I(i,j)為圓形模板內第i行，第j列位置上的高程，E為地形高程均值；

粗糙度R：

式中，M表示截取圓形模板S區域內像素點總數，I(i,j)為圓形模板內第i行，第j列位置上的高程，R_x與R_y分別表示地形橫向與縱向粗糙度；

地形熵H_f：

C(i,j)＝I(i,j)-E

式中，M表示截取圓形模板S區域內像素點總數，I(i,j)為圓形模板內第i行，第j列位置上的高程，C(i,j)為圓形模板內第i行，第j列位置上的高程偏差，E為地形高程均值；

設定合理閾值，利用以上四個地形參數特征快速定位出匹配子圖位置；

(3)判斷位置坐標可用性；

判斷準則是：當且僅當三個匹配子圖圓心的匹配坐標連線在小于允許的坐標偏差以內，即其中每兩個匹配子圖連線的延長線與第三個匹配子圖圓心的最小距離小于允許偏差位置坐標可用；

(4)當滿足允許偏差條件時，通過幾何推導來估計航向角；

如果滿足步驟(3)中的允許偏差條件，那么三個匹配子圖定位圓心的連線就在一條直線上，那么通過計算其與基準方向之間的夾角并求平均可得到估計的航向角Θ，具體公式為：

式中，a1與a2分別表示第一匹配子圖的定位坐標，b1與b2分別表示第二匹配子圖的定位坐標，c1與c2分別表示第三匹配子圖的定位坐標；

(5)如果不滿足允許偏差條件，則重新獲取實時圖，返回步驟(1)。