[发明专利]一种重力匹配导航中基于空间顺序的误匹配检测方法

摘要

本发明公开了一种重力匹配导航中基于空间顺序的误匹配检测方法，首先，空间顺序能对二维空间内的序列内位置点的空间结构进行描述且编辑距离能描述两个点集中对应点对的空间结构差异。其次，所提的误匹配算法主要利用了惯导指示相邻位置点之间的稳定空间关系来限制单点匹配的误差。其中，基于空间顺序约束的检测算法的适用条件为真实轨迹和惯导轨迹应该具有仿射或刚性变换关系。在误差允许范围内，惯导轨迹可以视为真实轨迹的仿射或刚性变换图形，验证了算法的适用性；基于空间顺序的误匹配检测方法克服了传统野值检测方法以已知噪声统计特性为前提的缺点，能满足重力匹配导航的特殊要求，准确从匹配序列中筛选出错误匹配的点对。

主权项

一种基于空间顺序的误匹配检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、定义点集P为惯导提供路径段中轨迹点集合，点集Q为匹配后路径段中对应的轨迹点集合；分别建立点集P中各个轨迹点的KNN图和点集Q中各个对应点的对应图；然后根据KNN图建立点集P的距离顺序矩阵DP和角空间顺序矩阵SP，根据点集Q中各个对应点的对应图建立点集Q的距离顺序矩阵DQ和角空间顺序矩阵SQ，由此再获得点集P中各个轨迹点的角空间顺序序列O(pi)和点集Q中各个对应点的角空间顺序序列O′(qi)；再将点集Q作为惯导提供路径段，点集P作为对应的匹配后路径段，获得点集Q中各点对应的角空间顺序O(qi)，再得到点集P各对应点的角空间顺序O′(pi)；步骤2、通过编辑距离计算角空间顺序O(pi)和角空间顺序O′(qi)的空间顺序差异并存储在Dif1(i)中，计算角空间顺序O(qi)和角空间顺序O′(pi)的空间顺序差异存储在Dif2(i)中；步骤3、针对点集P和Q中每一组对应点的空间顺序差异Dif1(i)和Dif2(i)，在Dif1(i)和Dif2(i)均小于设定值的所有点对中，将拥有最大空间顺序差异Dif1(i)或者空间顺序差异Dif2(i)的点对挑出，作为候补异常点；如果没有这样的点对，空间顺序差Dif1(i)或者Dif2(i)小于空间顺序差异Dif1(i)和Dif2(i)中最大值的点被视为候补异常点；如果所有剩余的点对的空间顺序差都为0，则所有点被视为候补异常点，然后执行下一步；步骤4、设置C为匹配向量，表示点集P和点集Q中各对轨迹点是否为匹配点，1表示匹配点，0表示误匹配点；C的向量长度等于点集P的长度，其初始值设置为[1,1,...1]；定义C_Outlier为候补异常点向量，存储步骤3确定的候补异常点；根据C_Outlier中候补异常点，将C中的相应变量C(i)的值置零；然后根据以下步骤确定候补异常点是否为最终确认的误匹配点：1)、计算点集P和点集Q的变换误差Epre：Epre=Σj=1Nr||T(pj)-qj||Nr---(2)]]>其中，Nr是点集中非候补异常点的个数，仿射变换参数T是初始点集P和Q在删除候补异常点前的变换关系；2)、每次删除一对候补异常点，得到两个新的点集P′和Q′；两个新点集P′和Q′的仿射变换参数为T′,删除C_Outlier中第k个候补异常点对后的点集P′和Q′的变换误差为EpostC_Outlier(k)=Σj=1,j≠C_Outlier(k)Nr||T′(pj)-qj||Nr-1---(3)]]>其中，k∈C_Outlier；遍历候补异常点序列C_Outlier中所有的候补异常点对后，得到各个候补异常点对应的变换误差；3)候补异常点序列C_Outlier中第k个候补异常点的变换误差差异通过下式计算：EchangeC_Outlier(k)=EpostC_Outlier(k)-Epre---(4)]]>4)、定义两个代价函数Emaxchange和Ecost:Emaxchange=maxi(|EchangeC_Outlier(i)|)---(5)]]>表示从所有候补异常点对应的变换误差找到最大值；Ecost=maxi(EpostC_Outlier(i))---(6)]]>表示从所有候补异常点对应的变换误差差异中找到最大值；5)、将通过式(5)找到的拥有最大变换误差差异的候补异常点确定为异常点；点集P和点集Q中确定这些异常点后，按照步骤1至4的方法更新距离顺序矩阵DP和DQ，空间顺序矩阵SP和SQ，匹配向量C以及候补异常点序列C_Outlier，由此计算当前的两个代价函数Emaxchange和Ecost，然后再判断是否满足Emaxchange≤a且Ecost≤b：如果满足，则删除异常点的两个点集即为真实的匹配点集；如果不满足，继续按照步骤1至4的方法执行迭代，直到满足停止条件并输出匹配向量C；其中，a设为一个网格点的边长大小；b设为半个网格点的边长大小。