[发明专利]一种基于多维重力梯度灯塔数据库的潜器导航方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于多维重力梯度灯塔数据库的潜器导航方法及系统。该方法包括：获取同一海域的梯度底图，梯度底图包括重力梯度的六个分量数据；对于第i维数据，基于数据块计算每个数据块的中心点强度，得到多个强度点；对多个强度点进行聚类分析，得到多个点集；基于凸壳算法，确定每个点集的区域轮廓，得到多个区域轮廓；对多个区域轮廓进行扩展，形成轮廓与相邻轮廓之间无空白的区域图；对区域图中不同的区划块绘制成不同的颜色，得到彩色区划图；依次得到梯度底图对应的六幅彩色区划图；采用梯度底图的六幅彩色区划图对潜器的位置进行校准。本发明可以提高潜器导航的准确度。

技术领域

本发明涉及水下潜器重力导航领域，特别是涉及一种基于多维重力梯度灯塔数据库的潜器导航方法及系统。

背景技术

水下潜器进行重力导航时，现有技术中有以下几种方法：

水下重力匹配辅助导航：通过测高卫星数据获取全球海洋重力异常图，预先装入潜艇导航终端。通过艇载重力仪实时测量航迹上的重力异常值，将一段时间的航迹重力异常测量结果与预装海洋重力异常图进行匹配，从而获得潜艇自身坐标，用以校正惯导系统。

水下重力灯塔导航方法：从全球海洋重力异常图中筛选出特征明显的数据，构建重力灯塔数据库。通过艇载重力仪测量结果与重力灯塔进行相关分析，从而获取自身坐标并校正惯导系统。

区划图：一种根据总体和部分之间的差异性与相似性，将区域划分成块的组合，且块与块之间紧密相连无空白的数据绘图方式。利用颜色填充表征不同块的数据特征，具有内容简明可视的特点。

在水下重力灯塔系列的方案中，基于海洋重力异常底图，使用了特征因子等参数筛选出了一个个适用于导航的重力灯塔来构建数据库，有效的降低了数据预装量，加快了潜艇的匹配导航速度。而使用多维重力梯度进行潜器辅助导航时，同一海域其梯度底图有“六维”，即重力梯度六分量：T_xx，T_xy，T_xz，T_yy，T_yz，T_zz(下标代表梯度方向，如xx方向、xy方向…)。在潜器导航时，仅仅只考虑一幅底图的灯塔搜索，导致潜器水下导航误差大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多维重力梯度灯塔数据库的潜器导航方法及系统，以提高潜器水下导航的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于多维重力梯度灯塔数据库的潜器导航方法，包括：

获取同一海域的梯度底图，所述梯度底图包括重力梯度的六个分量数据；

对于所述梯度底图的第i维数据，基于数据块计算每个数据块的中心点强度，得到多个强度点；所述梯度底图的第i维数据为所述重力梯度的第i个分量数据，i＝1,2,3,4,5,6；

对于所述第i维数据对应的多个强度点进行聚类分析，得到多个点集；

基于凸壳算法，确定所述第i维数据的每个点集的区域轮廓，得到多个区域轮廓；

对所述第i维数据的多个区域轮廓进行扩展，形成轮廓与相邻轮廓之间无空白的区域图；所述区域图中包括多个区划块；

对所述第i维数据对应的区域图中不同的区划块绘制成不同的颜色，得到彩色区划图；

依次得到所述梯度底图对应的六幅彩色区划图；不同的彩色区划图对应所述梯度底图的不同分量数据；

采用所述梯度底图的六幅彩色区划图对潜器的位置进行校准。

可选的，所述对于所述梯度底图的第i维数据，基于数据块计算每个数据块的中心点强度，得到多个强度点，具体包括：

将所述第i维数据划分为多个数据块，每个数据块为边长是分辨率整倍数的正方形；