[發明專利]地形輔助導航匹配區在線規劃與適配性分析方法及系統

有效

• 申請號: 202010711090.0
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111896002B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 趙龍;陳瑞;張且且
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06F16/29;G06F17/11;G06V10/75
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種地形輔助導航匹配區在線規劃與適配性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：利用傳感器測量載體的實時地形高度信息；

步驟S2：利用主慣導獲取載體在數字地圖上的位置、航向和誤差導航信息；

步驟S3：根據導航信息，以航向垂線方向為基準線在線實時規劃待匹配區域；

步驟S4：對預加載的數字地圖進行全圖適配性分析，根據適配性分析結果，對規劃待匹配區域進行適配性分析；

步驟S5：根據待匹配區域的適配分析結果決定是否進行后續的匹配計算；

步驟S6：若待匹配區域的適配分析結果滿足條件且進入匹配跟蹤模式，則根據濾波發散判定準則決定是否切換匹配模式；并根據步驟S1提供的載體的地形高度信息選擇相應的匹配模式進行匹配計算；

濾波發散判定準則分別根據局部可觀測性條件數、加權標準化殘差以及濾波位置方差形成；

其中，根據局部可觀測性條件數行成的判定準則如下：

式中，為局部可觀測條件數，M為局部可觀測矩陣，σ_max、σ_min分別為局部可觀測矩陣的最大奇異值和最小奇異值，D₁₃為閾值；

根據加權標準化殘差行成的判定準則如下：

式中，SWRS＝α·WRS+(1-α),SWRS為加權標準化殘差，WRS為標準化殘差，α為加權系數；times(*)表示統計連續滿足不等式*的次數的運算，D₁₄和D₁₅為閾值；

濾波位置方差行成的判定準則如下：

式中，sigma＝max(σ_x,σ_y),sigma為位置方差，max(*)表示最大值運算，σ_x為X方向的位置方差，σ_y為Y方向的位置方差；D₁₆和D₁₇為閾值；

當待匹配區域的適配分析結果在一段時間內均滿足濾波發散判定準則時，則判定跟蹤濾波發散，需重新轉入搜索模式；否則，繼續執行跟蹤匹配計算；

步驟S7：根據匹配計算結果對步驟S2獲取的導航信息進行校正，完成地形輔助導航。

2.根據權利要求1所述的一種地形輔助導航匹配區在線規劃與適配性分析方法，其特征在于，步驟S3包括：

步驟S31、根據載體在數字地圖上的實時位置，以載體為原點，以北向為Y軸，東向為X軸建立載體匹配區坐標系；依據航向將載體匹配區坐標系劃分為四個區域，在每個區域內以載體航向的垂線方向為基準線，建立原始待匹配區；取原始待匹配區的最大包絡，并加入位置誤差，規劃初始待匹配區；

步驟S32、將初始待匹配區的邊界擴展至預加載的數字地圖全圖適配性分析結果對應的網格線上，形成最終的規劃待匹配區域。

3.根據權利要求2所述的一種地形輔助導航匹配區在線規劃與適配性分析方法，其特征在于，步驟S31中載體匹配區坐標系的四個區域分別為區域I、區域II、區域III和區域IV；其中，區域I的航向角ψ滿足：0°≤ψ≤90°；區域II的航向角ψ滿足：90°＜ψ≤180°；區域III的航向角ψ滿足：180°＜ψ≤270°；區域IV的航向角ψ滿足：270°＜ψ≤360°；區域I、區域II、區域III和區域IV的規劃方法分別為：

區域I：

區域II：

區域III：

區域IV：

式中，ψ為航向角，S_r、E_r、S_c和E_c分別為載體匹配區坐標系下的初始待匹配區在數字地圖上的起始及終止行列值；L和W為原始待匹配區的長度和寬度，由數字地圖的網格縮放比例參數確定；σ_E、σ_N分別為東向位置誤差值和北向位置誤差值。