目前,水下潜器采用的导航系统大多是以惯性导航为核心的,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精确,如果及时地加以修正,就可以避免导航定位信息的误差过大。利用水下辅助导航技术可以有效地修正惯导的导航误差,且价格低廉,同时可以满足水下潜器安全性、自主性、隐蔽性等要求。目前,大多数水下辅助导航研究都集中在利用地形高度信息,而利用地貌信息的则相对较少,由于地貌图像的精度通常比较高,在水下辅助导航研究中利用水下地貌无疑会大大提高导航精度,所以本文将利用侧扫声呐获取的地貌图像,来研究一套地貌辅助导航方法。此技术将极大提高水下潜器导航系统在长距离、长时间任务中的定位精度。主要研究内容包括侧扫声呐图像特征提取和特征匹配,其中特征匹配包括搜索匹配位置和确定航向角。特征提取部分完成了不变矩和Harris角点特征的提取。在圆形模板下,不变矩具备良好的旋转不变性;Harris角点特征提取算子不仅具备良好的旋转不变性,还能抵抗一定的噪声。搜索匹配位置采用不变矩特征向量的欧氏距离作为相似性度量,搜索方式分别采用遍历的搜索方法,标准粒子群优化和改进的粒子群优化算法。通过改进的粒子群优化算法来减少计算量,从而提高匹配效率和匹配正确率。确定航向角时分别利用Harris角点法和最大互相关法,并将最大互相关法与改进的粒子群优化算法结合,以此来减少计算量,缩短匹配时间。最后,各部分流程的算法综合到一起,构成一套完整的地貌图像匹配导航算法,并输出匹配导航结果。