[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

说明书

本发明公开一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，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；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；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。本发明利用先验地形图中对载体和测量地形图进行定位，通过建立子地图的约束关系进行大范围的构图，获得较高精度的全局一致性地图。

技术领域

本发明属于水下地形测绘技术领域，具体涉及一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法。

背景技术

由于水下导航和定位技术的限制，导致目前大范围内较精确的水下地形图获取过程较为困难。目前主要是通过AUV对小范围内的精确地形进行测绘，但是由于水下定位精度的限制也导致了测量各个小的地形图的坐标原点难以保持一致性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，利用先验地形图中对载体和测量地形图进行定位，通过建立子地图的约束关系进行大范围的构图，获得较高精度的全局一致性地图。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种基于先验地形图的大范围海底地形图拓展构图方法，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；

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。

进一步地，

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。

进一步地，

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：