● 摘要
干涉合成孔径雷达（InSAR）能获取高分辨率、高精度的地形高程信息。在此基础上发展起来的三维地形匹配技术较传统的基于高度的地形匹配技术有着明显的优势。三维地形匹配技术利用地形表面特征与地理位置的对应关系，以预先存储的二维高程数据作为基准图，以机载雷达设备实时获取的地形高程数据作为实时图，进行匹配，从而确定飞行器的位置。与传统基于地形高度的匹配技术相比，三维地形匹配技术不仅具有较高的导航定位精度，而且受地形环境、噪声的影响小。本文以InSAR信息为基础设计实现了三维地形匹配导航系统平台，并深入研究了基于3D Zernike矩的三维匹配算法。主要工作内容如下：
首先，在学习了课题相关的背景知识的基础上，以算法研究和系统实现为目的，对地形匹配导航技术进行了细致地调研和学习，研究了地形匹配算法的原理，熟悉了地形辅助导航系统的基本结构、主要功能以及设计实现方法，并对系统涉及的相关理论知识进行了学习。
其次，针对三维地形匹配算法计算复杂度高、算法实时性差的缺点，通过研究3D Zernike矩及其描述子向量的性质，在此基础上研究了3D Zernike矩的快速计算方法，实现了对基于3D Zernike矩的三维匹配算法的实时性改进。
最后，为了验证基于3D Zernike矩的地形匹配算法的性能，以卫星图片和DEM数据为基础，建立了数据库。将三维地形匹配导航系统分为二维模块和三维模块，二维模块基于VC++实现了包括算法性能验证在内的平台主体功能，三维模块基于虚拟现实引擎OpenSceneGraph实现了三维虚拟场景的可视化。对二维模块和三维模块分别进行模块化设计，并对各个模块进行进一步的建模设计和仿真。
同时，研究了三维地形匹配算法的实现方法以及地形适应性分析方法，并基于软件平台进行了匹配算法的性能仿真验证以及地形适应性分析。