基于水下地形圖像匹配的輔助導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、目前，水下潛器采用的導(dǎo)航系統(tǒng)大多是以慣性導(dǎo)航為核心進(jìn)行作業(yè)任務(wù)，然而隨著時間的積累，慣性導(dǎo)航的定位誤差會越來越大，所以長時間的航行中，慣導(dǎo)所提供的導(dǎo)航定位信息也會不夠精確，影響作業(yè)效率。而水下輔助導(dǎo)航技術(shù)可以有效地修正慣導(dǎo)的導(dǎo)航誤差，并且具有定位精度高、時效強(qiáng)、隱蔽性好及自主性程度高等優(yōu)點。利用水下地形高程信息的水下輔助導(dǎo)航系統(tǒng)憑借低廉的價格、水下設(shè)備性能水平的提高、以及對慣性導(dǎo)航誤差的有效修正使水下潛器的工程適用性大大增強(qiáng)。因此，本文

2、將利用水下潛器搭載的多波束測深系統(tǒng)實測水下地形高程數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成聲納圖像，基于圖像處理算法，研究一套基于水下地形的輔助導(dǎo)航方法。
　　本文首先將由多波束測深系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，轉(zhuǎn)換成聲納灰度圖像，提取水下地形圖像的紋理特征、不變矩特征，并分別分析各特征在圖像加噪、旋轉(zhuǎn)、改變分辨率、改變探測點等不同條件下，特征參數(shù)值所受的影響，選取抗干擾能力強(qiáng)的特征參數(shù)構(gòu)建圓形模板下特征向量。其次，對不同種類水下地形適配性問題進(jìn)行分析，設(shè)

3、計依據(jù)水下地形圖像特征參數(shù)的適配性判斷方法，并與傳統(tǒng)適配性判斷條件對比，討論兩種方法優(yōu)缺點，歸納總結(jié)出新的水下地形適配性判斷條件。再次，為保證水下潛器定位導(dǎo)航精度，提高導(dǎo)航效率，本文設(shè)計基于水下地形圖像灰度的粗匹配、結(jié)合基于水下地形圖像特征向量的精匹配的分層匹配方式，并與傳統(tǒng)TERCOM地形匹配方法對比分析，闡明基于水下地形圖像匹配的優(yōu)點；對比分析最大互相關(guān)法計算航向角，本文設(shè)計多子圖坐標(biāo)法航向角估計，減少計算時間，同時進(jìn)一步提高定位精