[发明专利]一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法

权利要求书

1.一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，包含有以下步骤，

步骤S1，利用机载无线电高度计和气压高度表获取实测无线电高度(xi,yi,hr)和气压高度(xi,yi,ha)，并计算地形标高剖面数据(xi,yi,hd)；

步骤S2，利用机载导航系统获取的指示位置(xi,yi)及对应的方差及协方差矩阵，计算以每个指示位置为中心的置信椭圆；

步骤S3，基于每个指示位置的置信椭圆参数，建立置信椭圆的最小外包矩形，并进行叠加分析，获取地形参考导航技术的地形搜索区域；

步骤S4，在地形搜索区域内，顺次将搜索区域内的每个格网点视为端点，从数字地图中提取一条与机载导航系统指示位置相平行的地形剖面he，地形剖面长度与机载导航系统指示位置的长度相等，地形剖面的个数由地形搜索区域范围、地形剖面长度以及航向参数共同决定；

步骤S5，采用地形相关匹配定位算法对实测地形剖面与地形搜索区域内的地形剖面序列进行相关匹配，计算互相关匹配系数；

步骤S6，在所有地形剖面序列中，选择互相关匹配系统最大的地形剖面为最佳地形剖面匹配序列；

步骤S7，最佳地形剖面匹配序列的起始格网点即飞行器的精确位置；以及，

步骤S8，利用导航数据序列的指示位置及地形参考导航技术获取的精确匹配位置，开展地形参考导航技术的精度分析和评价。

2.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S1中的机载无线电高度(xi,yi,hr)和气压高度(xi,yi,ha)由机载雷达高度计、气压高度表实时获取，地形标高剖面数据(xi,yi,hd)根据无线电高度及气压高度进行计算获取。

3.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S2中的置信椭圆根据机载导航系统的方差协方差矩阵Σ获取，并根据多维高斯分布的性质，机载导航系统真实位置位于中心点在(xc,yc)以及方差协方差矩阵的特征值所确定的椭圆区域内，即置信椭圆。

4.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S3中的置信椭圆的最小外包矩形区域是以机载导航设备的当前指示位置为中心，以置信椭圆的参数计算的x方向和y方向的最小外包矩形的长度所定义的矩形区域，而地形参考导航技术的地形搜索区域对机载导航系统每个指示位置的置信椭圆最小外包矩形进行叠加分析，所有指示位置的置信椭圆最小外包矩形的合集即地形参考导航技术的地形搜索区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S4中的地形剖面从地形搜索区域的左上角开始根据导航系统指示位置之间的相互距离提取与导航系统指示位置相平行的地形剖面序列，单个地形剖面序列的长度与导航系统实测的地形标高剖面的长度一致，地形剖面的个数由地形搜索区域的大小、地形剖面的长度以及地形剖面的航向决定。

6.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S5中的实测地形剖面与地形搜索区域内的地形剖面序列之间的相关性度量采用积相关算法PROD、归一化相关算法NCA、平均绝对差算法MAD、平均平方差算法MSD相关匹配算法计算实测地形剖面与地形剖面序列之间的互相关系数。

7.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S6中的最佳地形剖面匹配序列为地形搜索区域内的所有地形剖面序列与实测地形剖面之间的互相关系数最大的地形剖面序列。

8.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S7中飞行器的精确位置根据最佳地形剖面匹配序列的起始格网点的经纬度数据确定。

9.根据权利要求1所述的一种基于置信椭圆的高精度地形参考导航匹配方法，其特征在于，所述步骤S8中地形参考导航方法的精度分析和评价利用机载导航设备的多个轨迹序列进行地形搜索区域的获取和精确导航位置的确定，从而计算最佳地形剖面匹配序列的实测指示位置与精确位置间的偏差及标准差，完成开展不同相关算法的对比分析和基于置信椭圆的地形参考导航算法的精度评价分析。