[发明专利]基于分层决策的地形适配区选取方案

说明书

本发明提供了一种基于分层决策的地形适配区选取方案，属于地形辅助导航领域，包括阈值判别模型和多准则决策模型：(1)地形适配性由地形特征参数描述；(2)阈值判别模型包括适配地形的必要条件和充分条件，分别用于以高准确率检测显著不适配地形和显著适配地形，并将待定区域传递至多准则决策模型；(3)多准则决策模型根据待定区域建模的难易程度，利用模式识别方法，建立一个或多个分类器模型，通过决策或融合决策给出待定区域的适配性判定结果。本发明采用分层决策方案，通过缩小模型适用范围，有效提高决策效率和决策可靠性。

技术领域

本发明提供了一种基于分层决策的地形适配区选取方案，属于地形辅助导航技术领域。

背景技术

在基于INS的导航系统中，由于INS误差随时间累积的特性，通常需要其他导航方法予以周期性校正，以TERCOM算法(参见“Golden J P.Terrain contour matching(TERCOM):a cruise missile guidance aid[J].Image processing for missileguidance,1980,238:10-18.”)为代表的地形辅助导航算法是与INS组合的常用方法。地形辅助导航算法的优点在于应用简便，性能可靠，其缺点是算法对地形形态起伏具有一定要求，往往需要在航行器的航迹规划阶段，准确标识用于地形辅助导航的地形区域，这是提升地形辅助导航精度的关键。

在上世纪70年代，研究人员提出了估计TERCOM算法精度的理论模型，该模型实际上提供了一种通过地形标准差、噪声标准差、匹配序列长度和匹配区域大小预估地形适配性的方法。但由于建模假设违背了地形数据特性，且对地形信息利用率低，制约了理论模型的应用和发展。

20世纪之后，研究人员开始借鉴目标跟踪与识别和人工智能等领域的成果(参见“沈林成,卜彦龙,徐昕,等.景象匹配辅助组合导航中景象区域适配性研究进展[J].航空学报,2010,31(3):553-563.”)，将适配性分析问题转换为建立地形特征与匹配精度间的映射关系问题。但现有研究成果中，往往基于单一模型进行适配性分析建模，使模型难以实现对适配区检测数目和检测正确率的同步提高。

发明内容

本发明技术解决问题：利用分层处理策略，通过缩小建模范围来提高建模精度，同时保证适配区检测数目和检测正确率，构建基于分层决策的地形适配区选取方案，提高地形辅助导航定位精度，且该方案相对传统算法具有更高的检测效率。

本发明的技术要点：

1.地形特征参数

所提方案是基于用地形特征参数描述地形特征，并作为模型输入这一基本条件提出的，通过收集整理，采用相对完备且具有相对独立性的12维地形特征参数，包括：(1)描述地形宏观起伏特征的高程均值、高程标准差、偏态系数、峰态系数；(2)描述地形微观破碎特征的坡度标准差、粗糙度、丰度系数、地形熵、分形维数、编码失真量；(3)描述地形自相似特征的相关长度和相关系数。

2.阈值判别模型

阈值判别模型由必要条件和充分条件构成，分别用于检测显著不适配和显著适配区域，其原则是优先保证检测正确率，适当兼顾检测数目。为降低将不适配区误判为适配区的风险，在应用顺序上必要条件优先于充分条件。用变量P_i表示第i维地形特征参数，用变量T_i表示第i维地形特征参数的决策阈值，则必要条件和充分条件的构建形式分别如下：

(1)选择与匹配概率存在近似图1和图2所示关系的参数参与构建必要条件，则存在当P_i大于(图1)或小于(图2)某一阈值时，该地形区域以较大概率为适配区。通过阈值优选，必要条件可表示为

(P_i≥T_i)||(P_j≤T_j)||…\*MERGEFORMAT (1)