[发明专利]一种水下重力匹配导航适配区的方法

说明书

本发明公开了一种水下重力匹配导航适配区的优选方法，包括：获取重力场特征参数；根据所述重力场特征参数，基于主成分分析准则和加权平均原理，构建指标评价模型；将重力场特征参数的取值作为所述指标评价模型的输入，通过所述指标评价模型输出评价分值；根据所述评价分值确定水下重力匹配导航适配区并输出。本发明综合统计分析重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数，联合主成分分析准则和加权平均原理，提出主成分加权平均归一化法，得出重力异常基准图各区域的总体特征参数指标，进而依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区的划分，并验证了该划分指标的合理性。

技术领域

本发明属于航天和海洋测绘技术领域，尤其涉及一种水下重力匹配导航适配区的方法。

背景技术

水下潜器导航系统主要为惯性导航系统(INS)，具有不依赖外界信息、不向外界辐射能量、不受地点(气候)等外界条件限制、隐蔽性好等特点，可为水下潜器航行和武器系统精准打击提供有利条件，但INS系统存在误差随时间积累的缺点，因此需要外部导航设备校正。由于地球形状的不规则性和介质密度的不均匀性导致地球上各点的重力值不同，并表现为空间位置(经度、纬度、高度)的函数，因此载体在航行过程中经过重力特征比较明显的区域时利用重力仪实时采集周围重力场信息，通过和预先得到的重力异常基准图匹配，构建成水下重力匹配导航系统，其不需要水下潜器浮出或接近水面，测量时不向外辐射能量，且地球重力场在长时间内保持稳定，因此有望实现水下潜器精确、自主、连续和长航时的定位。

重力匹配导航实现的核心问题不仅是解决高精度和高分辨率重力异常基准图、高精度重力测量系统、重力匹配定位算法等关键技术，而且重力适配区的选择亦是其主要影响因素，相同的匹配算法在具有不同重力特征的区域进行匹配时，其匹配效果各不相同，重力特征丰富的区域能够明显提高匹配精度。因而，为了评价重力匹配导航在重力异常基准图不同区域的匹配效果，为优选适配区提供有效支撑。程力等通过在重力场区域中移动局部计算窗口的方法，计算了实测重力场各个局部的多种统计特征并使用填色等值线图进行了对比和分析，以局部重力场的标准差和经纬度方向相关系数作为匹配区域选择的数量指标，给出了重力匹配区经验选择准则；夏冰和蔡体菁提出一种基于SPSS回归分析和量纲分析基本原理，通过在重力有效数据和重力场特征参数之间建立定量关系，以此作为重力匹配判断准则对重力匹配区域进行选择；张凯等提出了一种基于支持向量基的背景场适配/误配区自动识别和划分的方法，该方法通过借助支持向量基来构建输入特征参量与匹配性能的映射关系，最终实现误配/适配区的自动识别和划分；蔡体菁和陈鑫巍运用层次分析法，基于反演重力图的多项统计特征及匹配仿真结果，给出一种新的重力匹配区域选择准则；马越原等利用信息熵具有能够整合多种统计参数且算法计算量小的特点，提出了一种基于特征参数信息熵的重力辅助导航适配区的选择方法。

不同于前人研究，本发明综合统计分析重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数，联合主成分分析准则和加权平均原理，提出主成分加权平均归一化法，得出重力异常基准图各区域的总体特征参数指标，进而依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区的划分，并验证了该划分指标的合理性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种水下重力匹配导航适配区的方法，综合统计分析重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数，联合主成分分析准则和加权平均原理，提出主成分加权平均归一化法，得出重力异常基准图各区域的总体特征参数指标，进而依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区的划分，并验证了该划分指标的合理性。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种水下重力匹配导航适配区的方法，包括：

获取重力场特征参数；

根据所述重力场特征参数，基于主成分分析准则和加权平均原理，构建指标评价模型；