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基于水下地形图像匹配的辅助导航技术研究
| 论文题名： | 基于水下地形图像匹配的辅助导航技术研究 |
| 关键词： | 水下航行器;声纳换能器;多波束测深;图像匹配 |
| 摘要： | 目前，水下潜器采用的导航系统大多是以惯性导航为核心进行作业任务，然而随着时间的积累，惯性导航的定位误差会越来越大，所以长时间的航行中，惯导所提供的导航定位信息也会不够精确，影响作业效率。而水下辅助导航技术可以有效地修正惯导的导航误差，并且具有定位精度高、时效强、隐蔽性好及自主性程度高等优点。利用水下地形高程信息的水下辅助导航系统凭借低廉的价格、水下设备性能水平的提高、以及对惯性导航误差的有效修正使水下潜器的工程适用性大大增强。因此，本文将利用水下潜器搭载的多波束测深系统实测水下地形高程数据，将其转换成声纳图像，基于图像处理算法，研究一套基于水下地形的辅助导航方法。 本文首先将由多波束测深系统得到的数据进行插值处理，转换成声纳灰度图像，提取水下地形图像的纹理特征、不变矩特征，并分别分析各特征在图像加噪、旋转、改变分辨率、改变探测点等不同条件下，特征参数值所受的影响，选取抗干扰能力强的特征参数构建圆形模板下特征向量。其次，对不同种类水下地形适配性问题进行分析，设计依据水下地形图像特征参数的适配性判断方法，并与传统适配性判断条件对比，讨论两种方法优缺点，归纳总结出新的水下地形适配性判断条件。再次，为保证水下潜器定位导航精度，提高导航效率，本文设计基于水下地形图像灰度的粗匹配、结合基于水下地形图像特征向量的精匹配的分层匹配方式，并与传统TERCOM地形匹配方法对比分析，阐明基于水下地形图像匹配的优点；对比分析最大互相关法计算航向角，本文设计多子图坐标法航向角估计，减少计算时间，同时进一步提高定位精度。最后，为方便对算法高效、良好地使用，本文设计开发水下地形图像辅助导航界面，阐述界面模块功能及操作方法。 |
| 作者： | 吴远峰 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 卞红雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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