本发明提供了一种基于分层决策的地形适配区选取方案，属于地形辅助导航技术领域。
背景技术：
在基于ins的导航系统中，由于ins误差随时间累积的特性，通常需要其他导航方法予以周期性校正，以tercom算法(参见“goldenjp.terraincontourmatching(tercom):acruisemissileguidanceaid[j].imageprocessingformissileguidance,1980,238:10-18.”)为代表的地形辅助导航算法是与ins组合的常用方法。地形辅助导航算法的优点在于应用简便，性能可靠，其缺点是算法对地形形态起伏具有一定要求，往往需要在航行器的航迹规划阶段，准确标识用于地形辅助导航的地形区域，这是提升地形辅助导航精度的关键。
在上世纪70年代，研究人员提出了估计tercom算法精度的理论模型，该模型实际上提供了一种通过地形标准差、噪声标准差、匹配序列长度和匹配区域大小预估地形适配性的方法。但由于建模假设违背了地形数据特性，且对地形信息利用率低，制约了理论模型的应用和发展。
20世纪之后，研究人员开始借鉴目标跟踪与识别和人工智能等领域的成果(参见“沈林成,卜彦龙,徐昕,等.景象匹配辅助组合导航中景象区域适配性研究进展[j].航空学报,2010,31(3):553-563.”)，将适配性分析问题转换为建立地形特征与匹配精度间的映射关系问题。但现有研究成果中，往往基于单一模型进行适配性分析建模，使模型难以实现对适配区检测数目和检测正确率的同步提高。
技术实现要素：
本发明技术解决问题：利用分层处理策略，通过缩小建模范围来提高建模精度，同时保证适配区检测数目和检测正确率，构建基于分层决策的地形适配区选取方案，提高地形辅助导航定位精度，且该方案相对传统算法具有更高的检测效率。
本发明的技术要点：
1.地形特征参数
所提方案是基于用地形特征参数描述地形特征，并作为模型输入这一基本条件提出的，通过收集整理，采用相对完备且具有相对独立性的12维地形特征参数，包括：(1)描述地形宏观起伏特征的高程均值、高程标准差、偏态系数、峰态系数；(2)描述地形微观破碎特征的坡度标准差、粗糙度、丰度系数、地形熵、分形维数、编码失真量；(3)描述地形自相似特征的相关长度和相关系数。
2.阈值判别模型
阈值判别模型由必要条件和充分条件构成，分别用于检测显著不适配和显著适配区域，其原则是优先保证检测正确率，适当兼顾检测数目。为降低将不适配区误判为适配区的风险，在应用顺序上必要条件优先于充分条件。用变量pi表示第i维地形特征参数，用变量ti表示第i维地形特征参数的决策阈值，则必要条件和充分条件的构建形式分别如下：
(1)选择与匹配概率存在近似图1和图2所示关系的参数参与构建必要条件，则存在当pi大于(图1)或小于(图2)某一阈值时，该地形区域以较大概率为适配区。通过阈值优选，必要条件可表示为
(pi≥ti)||(pj≤tj)||…(1)
各阈值判别式通过“或”关系连接，只要有一个判别式满足时，必要条件即满足，从而大幅提升决策的稳健性，避免错判。
(2)选择与匹配概率存在近似图3所示关系的参数参与构建充分条件，则存在当pi大于某一阈值时，该地形区域以较大概率为适配区。通过阈值优选，充分条件可表示为
(pi≥ti)&&(pj≥tj)&&…(2)
各阈值判别式通过“与”关系连接，当且仅当所有判别式满足时，充分条件才满足，从而充分降低决策风险。
所述步骤中的必要条件和充分条件，一般选取3～5个参数构建阈值判别式即可。
3.多准则决策模型
多准则决策模型由一个或多个分类器和决策准则构成，用于对不满足必要和充分条件的待定地形做进一步判断。由于必要和充分条件将大量易判别的地形检测出来，多准则决策模型建模的面向范围被大幅缩小。通过模式识别算法，基于地形匹配数据库，根据应用效果，构建一个或多个分类器，通过决策准则完成适配性判别。
所述分类器，可采用logistic回归分类器、神经网络分类器、支持向量机分类器等常用分类器。
所述决策准则，是指当分类器数目多于1个时，通过投票或根据模型可靠性加权等方式进行决策的方法。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明采用分层策略，通过缩小建模面向范围，来提高各个模型精度，降低风险。
(2)本发明采用的阈值判别模型，计算简便，决策可靠性高，且易于工程实现，能大幅提升适配性分析效率。
(3)本发明采用的多准则决策模型，充分利用现有分类器性能，显著提升决策稳健性。
附图说明
图1为本发明的必要条件需满足的地形特征参数与匹配概率的对应关系图；
图2为本发明的充分条件需满足的地形特征参数与匹配概率的对应关系图之一；
图3为本发明的充分条件需满足的地形特征参数与匹配概率的对应关系图之二；
图4为本发明提出的基于分层决策的地形适配区选取方案流程图；
图5为本发明提出的基于分层决策的地形适配区选取方法实施方案。
具体实施方式
针对目前地形适配性分析中存在的单一分析模型难以实现对适配区检测数目和检测正确率的同步提高的问题，本发明提出一种基于分层决策的地形适配区选取方案。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述：
本发明基于分层决策方案，将地形区假定为显著不适配、显著适配和待定区域三类，对前两类采用阈值判别模型优先处理，对待定区域则采用多准则决策模型判别，具体实施流程如图4所示，可描述如下：
(1)将待分析地形区按能完成一次匹配所需的最小尺寸划分为若干候选区。
(2)根据必要条件需求，计算某候选区的地形特征参数，并进行阈值判别，若满足必要条件，则将地形标定为不适配区，否则，根据充分条件需求，计算该区域的地形特征参数，并进行阈值判别，若满足充分条件，则将地形标定为适配区，否则计算该区域剩余地形特征参数，并将地形特征参数整体输入到多准则决策模型中。
(3)基于已构建的分类器，利用输入的地形特征参数，进行分类判别，若分类器决策一致，则输出判别结论，若不一致，则采用投票或根据模型可靠性加权方式给出最终决策结论。
(4)读取新的地形候选区，重复(2)、(3)，至待分析地形区适配性标定完毕。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定，不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。