目前,潜水艇进行水下作业采用的导航系统是惯性无源导航系统。该系统因为元件的系统误差累积无法长时间进行水下作业。相关专家学者提出利用重力匹配辅助惯性导航技术,这一技术的基础工作就是重力场多尺度分析及其可视化。重力场的多尺度分析技术能够对基础重力场数据进行多尺度分析的得到不同尺度下的重力场数据,其一可以满足不同重力匹配精度的需求,其二可以满足对于重力场可视化过程近处远处不同分辨率显示;重力场进行三维可视化是可以能够实现重力场数据的直观表现,并能对水下载体的位置进行查询与显示。本文是对重力场进行多尺度分析及其三维可视化两个目标的进行相关分析研究。其中利用了分形理论、M进制小波分析和WebGL三维可视化技术。主要研究成果如下:(1)利用M进制小波分析实现了基础重力场数据的尺度转换。依据M进制小波多尺度分析的特性,对基础重力场数据进行尺度的上推和下推。M进制小波分解可以对基础重力场数据进行分解,输出得到低频部分和中高频部分,输出的低频部分很好的保持了源数据的基本特性,并且分辨率变为原来的1/M倍,因此将此输出的低频部分作为重力场尺度上推的一个结果。相反的,对低分辨的数据进行M进制小波重构,将该低分辨率的数据作为输入的低频部分进行小波重构,可以得到输入数据分辨率为输入数据的M倍,并且能够通过小波重构将小波分解之后的低分辨数据复原为分解之前的输入数据。(2)利用分形理论定量确定重力场数据的最优表达适度。在进行三维渲染过程中,存在一个保证重力场数据特征信息的最低分辨率,即三维表达的最优尺度。研究重力场三维曲面的分形特征,利用分形维数来描述重力场曲面的信息含量,研究重力场曲面的分辨率与分形维数的关系,确定重力场曲面保持信息的一个最优表达尺度。(3)利用WebGL三维表达技术构建一个了区域重力场三维显示系统。依据WebGL构建的三维可视化系统具有跨平台的特性,对重力场数据进行三维可视化,直观地表现三维重力场,并实现了基本的人机交互功能。