[发明专利]一种基于格网地形特征的空域可通行性分析方法

说明书

本发明给出一种基于格网地形特征的空域可通行性分析方法，对格网数字高程模型做了三角剖分，并在剖分好的三角片上设计选取了能够表征三角片空间性质的特征，完成了三角片特征向量的提取；利用CLARA方法对地形样本包含的所有三角片的特征向量进行聚类，得到能够代表地形样本的特征矩阵；采用BP神经网络在得到的地形特征矩阵的基础上实现了地形分类；结合威胁程度数据采用模糊数学方法建立模糊推理系统，完成对战场区域可通行性的计算。

技术领域

本发明属于地形挖掘领域，主要涉及到地形的分析识别和可通行性分析，可用于战场空域的可通行性分析。

背景技术

可通行性是衡量交通工具穿越某些区域的能力的指标。它描述的是某些运动实体和所行经的区域之间的关系。

某区域是否具有可通达性，以及区域可通行性的程度，取决于移动实体的移动特征和相关的地形属性。传统的威胁评估和航路规划大多是对威胁目标(导弹、高炮、雷达)进行单一的分析，而在现实场景中，地形的影响也是不可忽视的重要因素(地形跟踪、地形回避)，由于战场威胁密集，地形环境复杂，完全规避威胁，达到预期作战目的很难做到。简单地通过威胁的类型、大小及所在位置，而不考虑威胁所在地形的影响来设定不可通行区域的做法显然是不符合实际的。目前尚未有将地形特征与威胁信息结合进行战场区域战机可通行性的研究成果。

综上，有必要对地形数据实施数据挖掘工作，研究地形类型的识别、区域威胁等信息，并将地形类型信息与威胁信息有效结合起来，对战场低空域的可通行性进行研究分析和评估，使得机组在看到虚拟视景的同时尽早获得足够的地形及威胁直观语义(平坦、多峰、起伏、险要等)，选择通行性较好的区域进行飞行，以达到避开危险的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：提出了一种基于格网地形的战场空域可通行性分析方法，将地形特征与威胁信息结合进行战场区域的可通行性分析计算。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于格网地形特征的空域可通行性分析方法，其步骤为：

(1)三角剖分：对地形的规则格网进行三角剖分；所述规则格网为机载地形高程矩阵采用所述高程矩阵的主对角线对规则格网进行剖分，得到三角片集合；

(2)特征提取：在三角片集合中的每个三角片上提取法向量与垂直向量的夹角θ、三角片质心高程h以及三角片面积s三个特征，并根据上述的三个特征得到每个三角片的特征向量T＝(θ,h,s)，并得到所有三角片的特征向量集合

(3)特征约减：对步骤(2)得到所有三角片的特征向量集合进行约减和聚类处理，之后得到简化地形特征向量集合T′＝{T₁′,…,T_k′}；

(4)地形识别：通过所述的简化地形特征向量集合T′＝{T₁′,…,T_k′}训练BP神经网络，所述的BP神经网络用于给出地形类型的判断结果；

(5)可通行性分析：采集目标空域的地形数据，从所述地形数据中提取地形特征，根据所述的BP神经网络判断提取的地形特征，给出的地形类型的判断结果；

(6)根据地形类型以及空域威胁程度判断表来得出可通行性分析结果。

进一步的，经过步骤(4)得到地形类型后，结合威胁评估系统给出的空域威胁程度搭建模糊推理系统，计算得到空域可通行性结果。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)的具体流程为：

(1.1)读取机载地形高程矩阵所述矩阵由规则排列的n×n的高程值组成；

(1.2)利用对角线将步骤(1.1)得到的高程矩阵中的每一个小矩形剖分成2个三角片。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)的具体流程为：