一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法

1.一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法，其特征在于，具体步骤如下：
a、选择一组已知走势平坦的地形剖面数据；
b、读取地形剖面上各高程点的2维坐标值；
c、采用最小二乘法计算初始地形倾斜率Φ0；
d、计算各高程点对应的局部地形倾斜率
e、将局部地形倾斜率与初始地形倾斜率差值平方的倒数作为各高程点权重P；
f、设置迭代条件，采用迭代方法计算地形剖面倾斜率，反正切计算地形剖面倾角；
所述步骤b中，读取地形剖面数据时，定义hi为组中高程点i对应的地形，zi为高程点i对应的横向偏移；
所述步骤d中，高程点i对应的局部地形倾斜率计算公式为：
所述步骤e中，定义1组地形数据各高程点权重P的计算公式为：
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所述步骤f中，令L＝[h1 h2…hn] ， 为常数项估计
‑3
值；采用公式 计算地形倾斜率 若|Φ1‑Φ0|＜10 ，则停止
‑3
计算；反之令 跳至步骤d,直至|Φ1‑Φ0|＜10 。

一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于飞行器任务规划领域，尤其涉及一种无人飞行器地形跟踪任务规划方法，具体为一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法。\n背景技术\n[0002] 地形剖面倾角可以反映出一组陆上地形测量数据整体的变化趋势。在进行无人飞行器航路规划过程中，走势平坦的地形对应的地形剖面倾斜角度是决定无人飞行器在此区域飞行爬升角度的主要因素。合理的定义地形剖面倾角计算方法，可以削弱微地形对地形整体倾斜走势的影响。准确地实现地形剖面倾斜角度计算，对地形跟踪条件下，快速准确进行无人飞行器航路规划具有重要意义。\n[0003] 无人飞行器航路规划，首先要保证无人飞行器飞行过程中的飞行安全，此外，为降低飞行器飞行过程中被雷达探测的概率，在无人飞行器航路规划过程中，应尽量根据陆上地形剖面走势进行航路设计，通过地形跟踪的飞行方式降低其飞行高度以实现雷达隐身的功能。目前，无人飞行器任务规划数据处理过程中，通常依靠人工目视编辑的方式对影响地形剖面倾角的微地形数据进行消除进而计算地形剖面的倾角，尚未有公开的文献资料能够实现自动消除微地形影响的地形剖面倾角自动计算方法。\n发明内容\n[0004] 为了解决传统地形数据处理工程中的上述问题，本发明提供了一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法。\n[0005] 本发明的技术方案：\n[0006] 一种消除微地形影响的地形剖面倾角计算方法，具体步骤如下：\n[0007] a、选择一组已知走势平坦的地形剖面数据；\n[0008] b、读取地形剖面上各高程点的2维坐标值；\n[0009] c、采用最小二乘法计算初始地形倾斜率Φ0；\n[0010] d、计算各高程点对应的局部地形倾斜率\n[0011] e、将局部地形倾斜率与初始地形倾斜率差值平方的倒数作为各高程点权重P；\n[0012] f、设置迭代条件，采用迭代方法计算地形剖面倾斜率，反正切计算地形剖面倾角。\n[0013] 所述步骤b中，读取地形剖面数据时，定义hi为组中高程点i对应的地形，zi为高程点i对应的横向偏移。\n[0014] 所述步骤d中，高程点i对应的局部地形倾斜率计算公式为：\n[0015]\n[0016] 所述步骤e中，定义1组地形数据各高程点权重P的计算公式为：\n[0017]\nT\n[0018] 所述步骤f中，令L＝[h1 h2 … hn] ， V＝[v1 \nT\nv2  …  vn] 为残差向量 , 为常数项估计值(趋势线垂直截距)，采用公式\n‑3\n计算地形倾斜率 若|Φ1‑Φ0|＜10 ，则停止计算，反之令\n‑3\n跳至步骤d,直至|Φ1‑Φ0|＜10 。\n[0019] 本发明的有益效果：本发明提出的地形剖面倾角计算方法可以对存在微地形起伏但整体走势平坦的地形倾角进行准确的提取，提取结果可以有效的消除小尺度地形起伏对大尺度地形整体走势捕获过程的影响。本发明可应用于无人飞行器航路规划过程中，用于对无人飞行器航迹对应地形剖面走势的自动拾取。\n附图说明\n[0020] 图1是本发明中计算地形倾斜角度流程示意图。\n[0021] 图2是本发明中高程点对应的局部地形倾斜率示意图。\n[0022] 图3是本发明中实例计算效果图。\n具体实施方式\n[0023] 以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。\n[0024] 本发明实施的实现过程是采用计算机迭代计算实现地形剖面倾角的计算。选择一次地形测量中获得某1组地形剖面数据S(含240个高程采样点，地形剖面数据见表1)，采用本发明方法计算该组数据的地形剖面倾角，包括以下步骤(如图1和图2所示)：\n[0025] 表1地形剖面数据\n[0026]\n[0027]\n[0028] 步骤a，读入该组地形剖面数据S上全部节点q1、q2、…、qn的平面位置(zi,hi)(i＝1,\n2,…,n)；n＝240；\nT\n[0029] 步骤b，定义L＝[h1  h2  …  hn] ， 采用公式\n计算初始地形剖面倾斜率Φ0＝0.0783；\n[0030] 步骤c，从组数据S上提取第一个高程点q1，记作当前高程点qi；\n[0031] 步骤d，判断当前节点是否为该地形剖面上的第一个高程点，如果是，读取当前高程点后一个高程点q2，定义 为高程点q1对应的局部地形倾斜率 反\n之，提取该地形剖面上的前一个高程点，记作qi‑1，定义 为当前高程点\nqi对应的局部地形倾斜率\n[0032] 步骤e，计算 并将其定\n义为该组地形数据各高程点对应的权矩阵；\n[0033] 步骤f，计算 定义 作为新的地形剖面倾斜率；计\n‑3\n算|Φ1‑Φ0|，如果|Φ1‑Φ0|＜10 ，则定义Φ＝Φ1，进入步骤g；反之，令Φ0＝Φ1，进入步骤e；\n[0034] 经过10次迭代计算得|Φ1‑Φ0|＝0.0005＜10‑3，满足迭代终止条件，则Φ＝Φ1＝‑\n0.00007921。\n[0035] 步骤g，计算θS＝arctan(Φ)＝arctan(‑0.00007921)＝‑0.0057°为该组数据S对应的地形剖面倾斜角度。\n[0036] 本实施例计算效果如图3所示，从图中可以看出，地形剖面整体优势趋于水平。直接通过最小二乘拟合得到的地形倾斜率为0.0783明显与地形剖面的整体走势存在差异，其主要原因是受横向偏移在0至10km之间的凹地形影响。而本发明采用的方法由于考虑了微地形对地形倾角计算的影响，在迭代过程中，通过加权方案削弱了凹地形处高程点对整个地形剖面趋势计算的影响。拟合的海底地形倾斜率逐渐向平坦的海底进行收敛，有效的削弱了微地形区高程点对捕获整体地形倾角的影响，得到最终迭代拟合结果为‑0.00007921更为接近于真实的海底倾斜情况，具有明显的效果。