[发明专利]一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法

权利要求书

1.一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，其特征在于：包括如下过程：

S1，以先验地形图内的一个已确定的对准点为起点，沿一折返路径对先验地形图外的未知区域进行测绘以获取声呐测绘数据，然后返回至先验地形图内的重入点结束本次测绘；其中，测绘过程满足如下要求：

同一折返路径的出发段和折返段分别获取的两组测绘子地图中至少存在两个来自不同组的测绘子地图发生重叠；本次测绘折返路径的返回段和下一次测绘折返路径的出发段分别获取的两组测绘子地图中至少存在两个来自不同组的测绘子地图发生重叠；

S2，重复步骤S1直至探测结束；

S3，根据测绘得到的数据构建全局约束的数学模型，包括：根据相邻的出发段和返回段分别获得的具有重叠区域的测绘子地图建立关联约束，根据关联约束计算定位误差，根据定位误差、系统误差和推算误差建立全局约束的数学模型；

S4，求解所述数学模型的最优解得到折返路径上各个航测点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，其特征在于：

步骤S1中，所述对准点的确定方法包括如下过程：

根据地形匹配导航过程中任一位置点对应的粒子集合序列计算其均值和方差，粒子集合序列包含粒子位置坐标及似然值，

根据粒子集合序列的方差计算协方差矩阵；

根据协方差矩阵计算每一个粒子的高斯分布概率值；

根据粒子序列的似然值、高斯分布概率值和预设阈值判断当前位置点导航系统是否满足收敛条件，若满足则该位置为对准点所在位置，否则重新规划地形匹配导航直到找到对准点。

3.根据权利要求2所述的一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，其特征在于：

所述任一位置点对应的粒子集合序列的表达式为：(x_i,y_i,l_i),i＝1,2,3...n，其中，x_i和y_i为粒子在i时刻的位置坐标，l_i为粒子在i时刻的似然值，n为粒子集合中的粒子总数；

所述粒子集合序列的均值计算公式为：

所述粒子集合序列的方差计算公式为：

所述协方差矩阵的表达式为：

所述高斯分布概率值的计算公式为：

其中，

所述收敛条件为：

满足Δ＜ε，则说明导航系统收敛；

其中，ε为导航系统的预设阈值。

4.根据权利要求3所述的一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，其特征在于：

步骤S1中，重入点的确定包括如下过程：

根据地形匹配导航返回过程中任一位置点对应的粒子集合序列计算其均值和方差，粒子集合序列包含粒子位置坐标及似然值，

根据粒子集合序列的方差计算误差椭圆和矩形的误差区间；

若误差区间全部进入先验地形图区域内，则该位置为重入点。

5.根据权利要求4所述的一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，其特征在于：

所述根据地形匹配导航返回过程中任一位置点对应的粒子集合序列的表达式为：(x_i',y_i',l_i'),i＝1,2,3...n，其中，x_i'和y_i'为粒子i时刻的位置坐标，l_i'为粒子i时刻的似然值，n为粒子集合中的粒子总数；

所述均值的计算公式为：

所述方差的计算公式为：

所述误差椭圆和矩形的误差区间的计算公式为：

其中，θ表示椭圆的长轴与坐标横轴的夹角，λ₁和λ₂分别表示椭圆的长轴和短轴长度，由此椭圆确定的区间为导航系统重入过程的定位误差区间。