[发明专利]地形辅助导航匹配区在线规划与适配性分析方法及系统

权利要求书

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；

滤波发散判定准则分别根据局部可观测性条件数、加权标准化残差以及滤波位置方差形成；

其中，根据局部可观测性条件数行成的判定准则如下：

式中，为局部可观测条件数，M为局部可观测矩阵，σ_max、σ_min分别为局部可观测矩阵的最大奇异值和最小奇异值，D₁₃为阈值；

根据加权标准化残差行成的判定准则如下：

式中，SWRS＝α·WRS+(1-α),SWRS为加权标准化残差，WRS为标准化残差，α为加权系数；times(*)表示统计连续满足不等式*的次数的运算，D₁₄和D₁₅为阈值；

滤波位置方差行成的判定准则如下：

式中，sigma＝max(σ_x,σ_y),sigma为位置方差，max(*)表示最大值运算，σ_x为X方向的位置方差，σ_y为Y方向的位置方差；D₁₆和D₁₇为阈值；

当待匹配区域的适配分析结果在一段时间内均满足滤波发散判定准则时，则判定跟踪滤波发散，需重新转入搜索模式；否则，继续执行跟踪匹配计算；

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，S_r、E_r、S_c和E_c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；σ_E、σ_N分别为东向位置误差值和北向位置误差值。