一种船用GPS航向平滑更新方法技术领域
本发明涉及GPS航向平滑领域，特别涉及一种船用GPS航向平滑更新方法。
背景技术
在装有导航仪的船舶中，导航仪接入GPS设备。当船舶航速较小时，导航仪收到的
GPS航向数据不准确，会出现相邻点跳动幅度较大的情况。GPS航向数据的跳动，导致导航仪
和其他船只会遇告警，且此告警为航向数据不准确造成的虚警。
传统的航向平滑算法有曲线拟合和滑动平均算法，这两种算法在相邻点跳动不大
的情况下，均能取得较好的效果，但是在相邻航向点跳动较大时，效果很不理想，即航速较
小时，相邻航向点跳动较大，效果很不理想。
发明内容
本发明提供一种船用GPS航向平滑更新方法，解决在小航速情况下，航向数据不准
确的问题。
一种船用GPS航向平滑更新方法，包括如下步骤：
S1：获取GPS第i帧数据，从GPS第i帧数据中解析出经纬度i、航向信息i；
S2：若i为1时，将经纬度i、航向信息i赋予给导航设备，导航设备的位置信息为经纬度
i、航向newCourse为航向信息i，经纬度i、航向信息i作为导航信息后，结束更新；
S3：若i为大于1的正整数时，获取GPS第i-1帧数据，从GPS第i-1帧数据中解析出经纬度
i-1、航向信息i-1，计算经纬度i-1与经纬度i的距离Dist、方位Azimuth；
S4：若距离Dist大于距离门限DistTH时，将经纬度i、方位Azimuth赋予给导航设备，导
航设备的位置信息更新为经纬度i、航向newCourse更新为方位Azimuth，完成航向平滑更
新；
S5：若距离Dist小于或等于距离门限DistTH时，则导航设备的位置信息为经纬度i、航
向newCourse为航向信息i，然后计数器加1，获取下一帧GPS数据，直到获取GPS第i+N帧数据
时，距离Dist大于距离门限距离DistTH后再执行S4。
上述方案的技术原理为：传统的航向平滑更新方法有曲线拟合和滑动平均算法，
在高速航行情况下，这两种算法的航向相邻点跳动不大，均能取得较好的效果，但是在低航
速情况下，相邻航向点跳动较大，效果很不理想。本发明基于两帧的GPS数据中的经纬度来
得出距离Dist、方位Azimuth，然后采用距离Dist比较距离门限DistTH的方式确定是否要更
新前一帧状态下的经纬度和航向，在距离Dist＞门限DistTH的情况下，更新当前经纬度替
换原经纬度，更新方位Azimuth替换原方位Azimuth，由于利用两帧的GPS数据计算获得方位
Azimuth，可以获得更准确的航向，因此，采用上述方法可以使得航向平滑更新，提高航向数
据准确度，例如，前一帧状态下，船只的经纬度为经纬度1、航向为航向1，在下一帧GPS数据
到达时，获得该GPS数据的经纬度2，航向2，利用经纬度2和经纬度1计算得到距离Dist、方位
Azimuth，当距离Dist＞门限DistTH时，我们认为船只行驶移动了足够距离，船只位置发生
了变化，可以进行上述更新，而依靠2个经纬度计算获得方位更加可靠；如距离Dist≤门限
DistTH时，则视船只位置没变，可以保留原经纬度和航向，导航信息不更新，这样就保证了
只有在船只位置发生了变化时才进行导航信息更新。
优选的，所述距离门限DistTH为：5米至30米。
优选的，S1步骤前还需执行计算航速步骤，当航速小于或等于3米/秒时，再执行
S1、S2、 S3、 S4、 S5。
本发明的优点有：传统的航向平滑算法中的曲线拟合和滑动平均算法，在相邻点
跳动较大的情况下，效果很不理想。本文提出了一种GPS航向平滑算法，该算法在相邻点跳
动较大情况下，实现较好的平滑效果，且该算法计算量小，易于工程实现。
附图说明
图1本发明实施例2的数据匹配图。
图2本发明实施例3的数据匹配图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式
不限于此。
实施例1：
如图1和图2所示。
一种船用GPS航向平滑更新方法，包括如下步骤：
S1：获取GPS第i帧数据，从GPS第i帧数据中解析出经纬度i、航向信息i；
S2：若i为1时，将经纬度i、航向信息i赋予给导航设备，导航设备的位置信息为经纬度
i、航向newCourse为航向信息i，经纬度i、航向信息i作为导航信息后，结束更新；
S3：若i为大于1的正整数时，获取GPS第i-1帧数据，从GPS第i-1帧数据中解析出经纬度
i-1、航向信息i-1，计算经纬度i-1与经纬度i的距离Dist、方位Azimuth；
S4：若距离Dist大于距离门限DistTH时，将经纬度i、方位Azimuth赋予给导航设备，导
航设备的位置信息更新为经纬度i、航向newCourse更新为方位Azimuth，完成航向平滑更
新；
S5：若距离Dist小于或等于距离门限DistTH时，则导航设备的位置信息为经纬度i、航
向newCourse为航向信息i，然后计数器加1，获取下一帧GPS数据，直到获取GPS第i+N帧数据
时，距离Dist大于距离门限距离DistTH后再执行S4。
上述方案的技术原理为：传统的航向平滑更新方法有曲线拟合和滑动平均算法，
在高速航行情况下，这两种算法的航向相邻点跳动不大，均能取得较好的效果，但是在低航
速情况下，相邻航向点跳动较大，效果很不理想。本发明基于两帧的GPS数据中的经纬度来
得出距离Dist、方位Azimuth，然后采用距离Dist比较距离门限DistTH的方式确定是否要更
新前一帧状态下的经纬度和航向，在距离Dist＞门限DistTH的情况下，更新当前经纬度替
换原经纬度，更新方位Azimuth替换原方位Azimuth，由于利用两帧的GPS数据计算获得方位
Azimuth，可以获得最准确的航向，因此，采用上述方法可以使得航向平滑更新，提高航向数
据准确度，例如，前一帧状态下，船只的经纬度为经纬度1、航向为航向1，在下一帧GPS数据
到达时，获得该GPS数据的经纬度2，航向2，利用经纬度2和经纬度1计算得到距离Dist、方位
Azimuth，当距离Dist＞门限DistTH时，我们认为船只行驶移动了足够距离，船只位置发生
了变化，可以进行上述更新，而依靠2个经纬度计算获得方位更加可靠；如距离Dist≤门限
DistTH时，则视船只位置没变，可以保留原经纬度和航向，导航信息不更新，这样就保证了
只有在船只位置发生了变化时才进行导航信息更新。
优选的，所述距离门限DistTH为：5米至30米。
优选的，S1步骤前还需执行计算航速步骤，当航速小于或等于3米/秒时，再执行
S1、S2、 S3、 S4、 S5。
实施例2
具体的如图1所示：
第1帧状态下，接收到GPS第1帧数据，包括经纬度1、航向信息1，此时，将经纬度1、航向
信息1赋值给在第1帧状态下的导航设备，第1帧状态下的导航设备的导航信息包括经纬度
1、航向信息1。
在第2帧状态下，接收到GPS第2帧数据，包括经纬度2、航向信息2，此时，通过经纬
度1（前一经纬度）与经纬度2（当前经纬度）计算得到距离Dist、方位Azimuth，此时的距离
Dist大于距离门限DistTH，则将经纬度2、方位Azimuth赋值给在第2帧状态下的导航设备，
第2帧状态下的导航设备的导航信息包括经纬度2、方位Azimuth，同理，之后的GPS帧数据都
按此状态执行，每一帧状态下的距离Dist都满足大于距离门限DistTH的要求，因此，不断更
新当前帧状态下所获得的经纬度和方位Azimuth。
实施例3
如图2所示：
第1帧状态下，接收到GPS第1帧数据，包括经纬度1、航向信息1，此时，将经纬度1、航向
信息1赋值给在第1帧状态下的导航设备，第1帧状态下的导航设备的导航信息包括经纬度
1、航向信息1。
在第2帧状态下，接收到GPS第2帧数据，包括经纬度2、航向信息2，此时，通过经纬
度1（前一经纬度）与经纬度2（当前经纬度）计算得到距离Dist、方位Azimuth，此时的距离
Dist小于或等于距离门限DistTH，此时导航设备不更新；一直获得下一帧，直到第1+N帧状
态下，接收到GPS第1+N帧数据，包括经纬度1+N、航向信息1+N，此时，通过经纬度1（前一经纬
度）与经纬度1+N（当前经纬度）计算得到距离Dist、方位Azimuth，此时的距离Dist大于距离
门限DistTH，则将经纬度1+N、方位Azimuth赋值给在第1+N帧状态下的导航设备，第1+N帧状
态下的导航设备的导航信息包括经纬度1+N、方位Azimuth，此时的导航设备才完成一次更
新。
实施例3
本发明的具体实施步骤如下：
第1步：当收到第一帧数据，判断计数器count是否等于1。若count等于1，将其经纬度分
别存储为beginLon1、beginLat1，将GPS航向赋值给平滑后的航向newCourse，计数器count
加1；
第2步：当收到第二帧数据，判断计数器count是否等于2，若count等于2，计算该帧数据
中的经纬度与beginLon1 ，beginLat1的距离Dist、方位Azimuth，若距离Dist大于距离门限
DistTH，则将该帧数据中的经纬度分别赋值给beginLon2，beginLat2，将Azimuth赋值给
newCourse，完成更新，计数器count加1。若Dist小于等于距离门限DistTH，直接退出程序；
第3步：若第2步中Dist小于等于DistTH，继续执行第2步，直到收到第i帧数据时，Dist
大于DistTH为止。
第4步：当收到第i+1帧数据，首先将GPS经纬度数据分别赋值给EndLon、EndLat，将
BeginLat2赋值给BeginLat、BeginLon2赋值给BeginLon，根据起始点经纬度BeginLon、
BeginLat和结束点经纬度EndLon、EndLat，计算两点的距离Dist和方位Azimuth。
第5步：判断Dist是否大于DistTH。
第6步：若第5步成立，则将BeginLat2赋值给BeginLat1、将BeginLon2赋值给
BeginLon1，将本帧数据中的GPS经纬度分别赋值给BeginLon2、BeginLat2,并且将Azimuth
赋值给newCourse。
第7步：若第5步不成立，则将BeginLat1赋值给BeginLon、BeginLon1赋值给
BeginLon，将本帧数据中的GPS经纬度分别赋值给EndLon、EndLat, 根据起始点经纬度
BeginLon、BeginLat和结束点经纬度EndLon、EndLat，计算两点的距离Dist和方位Azimuth,
并且将计算出的方位Azimuth赋值给newCourse。
第8步：当收到第N(N >=i+2)帧数据，重复第4到第7步即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依
据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护
范围之内。