CN109738921A - 消除航向抖动的滤波方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种消除航向抖动的滤波方法、装置、存储介质及电子设备。该方法包括：获取航向采样值；将本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。采用上述技术方案，考虑到航向抖动存在高频变化性，以及航向为一维变量，巧妙地选择一阶低通滤波模型对航向采样值进行滤波处理，即可消除航向抖动。这样，既使得消除航向抖动的方法较为简单，也可以确保消除航向抖动的准确性。
Description
技术领域
本公开涉及船舶航行技术领域，具体地，涉及一种消除航向抖动的滤波方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
船舶在海上航行时，由于海浪、潮汐、风雨等因素导致船身不规则的颠簸，造成船舶上的定位设备(例如，GPS定位天线)摆动，从而导致定位设备所采集到的航向出现不规则的抖动。而航向抖动将会影响领航员或其他仪器对船舶实际航向的判断，进而不能准确判断船舶是否偏航，以及不能准确规避与障碍物碰撞，影响船舶航行的安全。
现有技术中，采用简单的计算平均值或者减去抖动误差的方法消除航向抖动，其中，该抖动误差是根据经验预先设定的数值。这种方法较为简单，不能准确的消除航向抖动。又或者是，采用复杂的算法如卡尔曼滤波等，但是，这些复杂的算法很难用程序实现，且需要根据大量的实验来调节系数，增大实验成本。
发明内容
为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种消除航向抖动的滤波方法、装置、存储介质及电子设备。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种消除航向抖动的滤波方法，包括：
获取航向采样值；
将本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
可选地，所述方法还包括：
若确定连续m次航向变化方向相同，增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，其中m为大于1的正整数。
可选地，所述一阶低通滤波模型中的滤波系数具有预设下限值，所述预设下限值用于提供滤波性；
所述方法还包括：
若确定连续n次航向变化方向不同，则将所述滤波系数设定为所述预设下限值，其中n为大于1的正整数。
可选地，所述航向变化方向通过以下方式确定：
根据所述本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向。
可选地，所述根据所述本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向，包括：
若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；
若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第一方向；
若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向；
若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向。
可选地，所述滤波系数具有预设下限值和预设上限值，所述预设下限值用于提供滤波性，所述预设上限值用于提供跟踪性；所述滤波系数的初始值为所述预设下限值；所述滤波系数被增大而不超过所述预设上限值。
可选地，所述增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，包括：
根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，其中，所述变化值为第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值之差；
若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过所述预设上限值，则将所述当前滤波系数与所述滤波系数增量之和确定为新的滤波系数；
若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和超过所述预设上限值，则将所述预设上限值确定为新的滤波系数。
可选地，所述一阶低通滤波模型为：
其中，Y(i)表征第i次航向采样值对应的航向滤波输出值，Y(i-1)表征第i-1次航向采样值对应的航向滤波输出值，X(i)表征第i次航向采样值，α表征所述一阶低通滤波模型中的滤波系数；
所述根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，包括：
通过以下公式确定所述滤波系数增量：
其中，αa表征所述滤波系数增量，W表征在所述连续m次同向的航向变化期间，第m次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值，w表征所述预设的转动角度阈值。
可选地，所述滤波系数具有预设上限值，所述预设上限值用于提供跟踪性；
所述若确定连续m次航向变化方向相同，则增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，包括：
若确定连续m次航向变化方向相同、且在连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值大于或等于预设的转动角度阈值，则将所述一阶低通滤波模型中的滤波系数设定为所述预设上限值。
本公开第二方面还提供一种消除航向抖动的滤波装置，可以包括：
获取模块，用于获取航向采样值；
滤波模块，用于将所述第一获取模块本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
可选地，所述装置还包括：
调整模块，用于若确定连续m次航向变化方向相同，增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，其中m为大于1的正整数。
可选地，所述一阶低通滤波模型中的滤波系数具有预设下限值，所述预设下限值用于提供滤波性；
所述装置还包括：
第一确定模块，用于若确定连续n次航向变化方向不同，则将所述滤波系数设定为所述预设下限值，其中n为大于1的正整数。
可选地，所述装置还包括：
第二确定模块，用于根据所述本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向。
可选地，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；
第二确定子模块，用于若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第一方向；
第三确定子模块，用于若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向；
第四确定子模块，用于若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向。
可选地，所述滤波系数具有预设下限值和预设上限值，所述预设下限值用于提供滤波性，所述预设上限值用于提供跟踪性；所述滤波系数的初始值为所述预设下限值；所述滤波系数被增大而不超过所述预设上限值。
可选地，所述调整模块包括：
第五确定子模块，用于根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，其中，所述变化值为第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值之差；
第六确定子模块，用于若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过所述预设上限值，则将所述当前滤波系数与所述滤波系数增量之和确定为新的滤波系数；
第七确定子模块，用于若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和超过所述预设上限值，则将所述预设上限值确定为新的滤波系数。
可选地，所述一阶低通滤波模型为：
其中，Y(i)表征第i次航向采样值对应的航向滤波输出值，Y(i-1)表征第i-1次航向采样值对应的航向滤波输出值，X(i)表征第i次航向采样值，α表征所述一阶低通滤波模型中的滤波系数；
所述第五确定子模块包括：
第八确定子模块，用于通过以下公式确定所述滤波系数增量：
其中，αa表征所述滤波系数增量，W表征在所述连续m次同向的航向变化期间，第m次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值，w表征所述预设的转动角度阈值。
可选地，所述滤波系数具有预设上限值，所述预设上限值用于提供跟踪性；
所述调整模块包括：
第九确定子模块，用于若确定连续m次航向变化方向相同、且在连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值大于或等于预设的转动角度阈值，则将所述一阶低通滤波模型中的滤波系数设定为所述预设上限值。
本公开第三方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的所述方法的步骤。
本公开第四方面还提供一种电子设备，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开第一方面所提供的所述方法的步骤。
采用上述技术方案，考虑到航向抖动存在高频变化性，以及航向为一维变量，巧妙地选择一阶低通滤波模型对航向采样值进行滤波处理，即可消除航向抖动。这样，既使得消除航向抖动的方法较为简单，也可以确保消除航向抖动的准确性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种消除航向抖动的滤波方法的流程图。
图2a是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝20时的滤波效果的示意图。
图2b是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝128时的滤波效果的示意图。
图2c是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝220时的滤波效果的示意图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种消除航向抖动的滤波方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种增大一阶低通滤波模型中的滤波系数的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种消除航向抖动的滤波装置的框图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
请参考图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种消除航向抖动的滤波方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤。
在步骤11中，获取航向采样值。
在船舶航行过程中，利用设置在船舶上的定位设备，例如，GPS定位天线，可以实时地或周期性地采集船舶的航向，记为航向采样值，其中，航向采样值的范围为[0°，360°]，且可以设定预设方向作为航向0°方向，该预设方向可以为正北、正东等方向，对此不作具体限定。
在步骤12中，将本次获取到的航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
发明人经过对船舶航行过程中的历史航向数据进行分析，发现航向的抖动存在高频变化性，即，航向抖动主要发生在高频阶段，因此，可采用低通滤波器对航向进行滤波处理。此外，考虑到船舶航行的方向为一维变量，可选择一阶低通滤波模型对所采集到的航向进行处理，以消除航向抖动。
因此，在本公开中，在获取到航向采样值之后，将本次获取到的航向采样值输入到一阶低通滤波模型中，利用该一阶低通滤波模型对本次航向采样值进行滤波处理，以得到本次航向采样值对应的航向滤波输出值。其中，该一阶低通滤波模型的算法原理是利用本次航向采样值和上一次的航向采样值对应的航向滤波输出值进行加权滤波处理，得到本次航向滤波输出值。
示例地，该一阶低通滤波模型的算法可以如等式(1)所示：
Y(i)＝α×X(i)+(1-α)Y(i-1) (1)
其中，Y(i)表征第i次航向采样值对应的航向滤波输出值，α表征滤波系数，其取值范围为[0，1]，X(i)表征第i次航向采样值，Y(i-1)表征第i-1次航向采样值对应的航向滤波输出值。此外需要说明的是，在首次计算时，Y(1)＝X(1)。
这样，在将本次航向采样值输入到上述一阶低通滤波模型中后，可根据一阶低通滤波模型的算法确定出与该本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
采用上述技术方案，考虑到航向抖动存在高频变化性，以及航向为一维变量，巧妙地选择一阶低通滤波模型对航向采样值进行滤波处理，即可消除航向抖动。这样，既使得消除航向抖动的方法较为简单，也可以确保消除航向抖动的准确性。
另外，根据等式(1)可知，在α＝0时，本次航向滤波输出值等于上一次航向滤波输出值，即，每次航向滤波输出值均为首次输入的航向采样值。在α＝1时，每次航向滤波输出值均为当次输入的航向采样值。综上，在α＝0和α＝1时，对输入的航向采样值无法起到滤波作用，均无法实现消除航线抖动的目的，且在滤波系数α的取值不同时，同样的航向采样值所对应的航向滤波值也不同，即对航向抖动消除的效果(滤波效果)也不同。
因此，为了确定出滤波效果最优的滤波系数，相关技术人员需要根据历史航向数据进行实验，以确定不同的滤波系数对滤波效果的影响。为了便于技术人员对滤波系数取不同数值，在本公开中，可以将上述一阶低通滤波模型的算法进行改进，以形成改进后的一阶低通滤波模型。
具体地，可以对滤波系数增大预设倍数，以得到改进后的一阶低通滤波模型，这样，可以便于技术人员对不同取值的滤波系数进行实验，以确定滤波效果。例如，根据历史航向数据分析可以对滤波系数放大255倍，相应地，滤波系数的取值范围为[0，255]。示例地，改进后的一阶低通滤波模型的算法可以如等式(2)所示：
这样，技术人员可以在[0，255]内调节滤波系数α的数值，分别模拟在不同滤波系数下，对航向采样值的滤波效果。需要说明的是，还可以将滤波系数放大任一倍数(例如，300倍、400倍等)，不仅限于本公开中所涉及的放大255倍。
根据实验结果，在本公开中列举三种典型的滤波效果进行说明。如图2a、2b和2c所示。在图2a、2b和2c中，横坐标均表征采样次数，纵坐标表征航向采样值，单位为度。其中，图2a是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝20时的滤波效果的示意图。图2b是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝128时的滤波效果的示意图。图2c是根据一示例性实施例示出的滤波系数α＝220时的滤波效果的示意图。
根据图2a、2b和2c所示出的不同滤波系数α的滤波效果可知，滤波系数α越小，经过一阶低通滤波模型之后，航向滤波输出值越为平稳，即滤波性越平稳，但是航向滤波输出值的跟踪性越差；滤波系数α越大，航向滤波输出值的跟踪性越好，但是滤波性越为波动。
根据实验结果，还可得出进一步结论，例如，在滤波系数α＝20时的滤波性较好，在滤波系数α＝220时的跟踪性较好，且，在船舶直行时主要考虑到滤波的平稳性，而在船舶转向时，便于获知转向状态，主要考虑到滤波的跟踪性。因此，滤波系数α＝20时的滤波性可以满足船舶直行的需求，滤波系数α＝220时的跟踪性可以满足船舶转向的需求。
因此，综合考虑在消除航向抖动过程中的滤波性和跟踪性，可设置一阶低通滤波模型中的滤波系数的预设下限值和预设上限值，该预设下限值用于提供滤波性，该预设上限值用于提供跟踪性。另外，考虑到船舶开始航行时多是直线航行，因此，在本公开中，该滤波系数的初始值被设定为预设下限值。并且由于滤波系数越大，滤波性越波动，消除航向抖动的效果越差。因此，优选地，该滤波系数被增大而不超过上述预设上限值。示例地，根据实验结果，该滤波系数的预设下限制可以为20，预设上限值可以为220。
此外，在本公开中，若检测到船舶在转向，可增大滤波系数α，以保持跟踪性。具体地，如图3所示，消除航向抖动的滤波方法还可以包括以下步骤。
在步骤13中，若确定连续m次航向变化方向相同，增大一阶低通滤波模型中的滤波系数。其中m为大于1的正整数。
在实际应用中，若确定连续m次航向变化方向相同，则可确定船舶正处于转向状态，此时，为了保持跟踪性，可增大滤波系数α。具体地，针对历史航向数据进行分析时发现，船舶在转向时的航行速度较慢，则在转向的过程中可获取到多个航向采样值，因此，在本公开中可根据连续获取到的多个航向采样值，来确定船舶是否在转向。
确定航向变化方向的一种可能实施方式为：根据相邻两次的航向采样值确定航向变化方向。考虑到在实际应用中，船舶在航行过程中可以以初始角度0°为基准顺时针转动也可以逆时针转动，为了确定船舶是顺时针转动还是逆时针转动，在本公开中，除了比较本次航向采样值和上一次航向采样值的大小之外，还需判定两者差值的绝对值是否超过预设阈值。其中，该预设阈值可以根据相邻两次采样间隔和船舶转向速度确定。
具体地，若本次航向采样值大于上一次航向采样值、且本次航向采样值与上一次航向采样值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；若本次航向采样值小于上一次航向采样值、且本次航向采样值与上一次航向采样值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向。若本次航向采样值大于上一次航向采样值、且本次航向采样值与上一次航向采样值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向；若本次航向采样值小于上一次航向采样值、且本次航向采样值与上一次航向采样值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向。其中，第二方向为第一方向的相反方向。
示例地，如果以正北方向为0°，且顺时针方向角度依次增大，预设阈值为5°，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。若本次航向采样值为12°、上一次航向采样值为10°，两者差值的绝对值未超过预设阈值，则可确本次航向变化方向为顺时针方向。若本次航向采样值为3°、上一次航向采样值为359°，由于两者差值的绝对值为356°超过预设阈值，则可确定航向是从359°顺时针变化到3°，而不是从359°逆时针变化到3°，从进而确定本次航向变化方向为顺时针方向。若本次航向采样值为359°、上一次航向采样值为2°，由于两者差值的绝对值为357°超过预设阈值，则可确定航向从2°逆时针变化到357°，而不是从2°顺时针变化到357°，进而确定本次航向变化方向为逆时针方向。若本次航向采样值为355°、上一次航向采样值为359°，两者差值的绝对值未超过预设阈值，则可确定本次航向变化值为逆时针方向。
按照上述方式，根据连续获取的m+1个航向采样值，确定连续m次航向变化方向，进而确定连续m次航向变化方向是否相同。若相同，则可确定该船舶正在转向，进而为了使跟踪性更好，可增大一阶低通滤波模型中的滤波系数。
然而，利用此种方式，由于定位设备发生摆动，上述连续m+1个航向采样值会受到定位设备摆动的影响，使得根据连续m+1个航向采样值中相邻两个航向采样值的变化不能准确表征航向变化方向是否相同。因此，在本公开中，一种优选的实施方式为：根据连续m个航向采样值中的每个航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的比较结果，确定航向变化方向是否相同。
具体地，如图3所示，该消除航向抖动的滤波方法还可以包括以下步骤。
在步骤14中，根据本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向。
在本公开中，航向滤波输出值为经过一阶低通滤波模型滤波后的航向值，即，该航向滤波输出值为消除航向抖动之后的航向值，进而可将其默认为船舶实际的航向，且在一阶低通滤波模型中输入航向采样值之后才会得到与该航向采样值对应的航向滤波输出值。因此，可将本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值比较，以确定本次航向变化方向。其中，航向变化方向包括：第一方向和第二方向，且第二方向为与第一方向相反的方向
具体地，若本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；若本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；若本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向；若本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，且本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向。
示例地，仍假设m为5，若以第20次获取的航向采样值作为连续5个航向采样值的第1个航向采样值X(1)，则第21次获取的航向采样值作为连续5个航向采样值的第2个航向采样值X(2)，依次类推，将第24次获取的航向采样值作为连续5个航向采样值的第5个航向采样值X(5)。相应地，可将第19次所获得的航向采样值对应的航向滤波输出值记为该第1个航向采样值的上一次航向采样值对应的航向滤波输出值Y(0)，将第1个航向采样值X(1)对应的航向滤波输出值记为Y(1)，依次类推，将第4个航向采样值X(4)对应的航向滤波输出值记为Y(4)。这样，依次根据X(1)与Y(0)、X(2)与Y(1)、X(3)与Y(2)、X(4)与Y(3)、X(5)与Y(4)之间的关系，确定连续5次航向变化方向，若连续5次航向变化方向相同，则确定该船舶正在转向，进而为了使跟踪性更好，可增大一阶低通滤波模型中的滤波系数。
采用上述技术方案，根据连续m个航向采样值中的每个航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，可以较为准确地确定连续m次航向变化方向是否相同，进而在确定出连续m次航向变化方向相同时，增大一阶低通滤波模型中的滤波系数，确保获得良好的航向跟踪性。
具体地，图4所示，在一种实施方式中，上述步骤13可以包括以下步骤。
在步骤131中，根据在连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量。其中，该变化值为第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值之差。
需要说明的是，在连续获取m+1个航向采样值以确定m次航向变化是否相同的实施例中，第m次航向变化对应的航向采样值可以是第m个航向采样值，也可以是第m+1个航向采样值，相应地，第1次航向变化对应的航向采样值可以是第1个航向采样值，也可以是第2个航向采样值。在连续获取m个航向采样值，根据每个航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定连续m次航向变化是否相同的实施例中，该第m次航向变化对应的航向采样值为第m个航向采样值，第1次航向变化对应的航向采样值为第1个航向采样值。
具体地，在本公开中，可根据等式(3)确定滤波系数增量：
其中，该αa表征所述滤波系数增量，W表征在所述连续m次同向的航向变化期间，第m次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值，w表征所述预设的转动角度阈值。
示例地，继续以正北方向为0°，且顺时针方向角度依次增大为例。若连续6次获取的航向采样值分别为：355°、359°、2°、6°、7°、9°，若第5次航向变化对应的航向采样值为第6个航向采样值，第1次航向变化对应的航向采样值为第2个航向采样值，则连续5次同向的航向变化期间，第5次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值为10°。
需要说明的是，所设置的m不同时，上述预设的转动角度阈值可以相同，也可以不同，可以根据历史航向数据确定在不同的m值情况下的预设的转动角度阈值。示例地，根据历史航向数据可知，在m为2～5的情况下，预设的转动角度阈值可以为60°。在m为40～50的情况下，该预设的角度阈值可以为120°等。
此外，考虑到滤波系数具有预设下限值和预设上限值，在根据上述等式(3)，确定出滤波系数增量之后，还需判断当前滤波系数和该滤波系数增量之和是否超过预设上限值。若不超过该预设上限值，则执行步骤132，否则执行步骤133。
在步骤132中，若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过预设上限值，则将当前滤波系数与滤波系数增量之和确定为新的滤波系数。
在步骤133中，若当前滤波系数与滤波系数增量之和超过预设上限值，则将预设上限值确定为新的滤波系数。
若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过预设上限值，则可以直接将当前滤波系数与滤波系数增量之和确定为新的滤波系数。若超过预设上限值，由于滤波系数越大，滤波性越波动，不能很好地消除航向抖动，因此，在超过预设上限值时，可将该预设上限值确定为新的滤波系数。
另外，考虑到船舶转向时为了获得良好的航向跟踪性，在本公开中，增大一阶低通滤波模型中的滤波系数的另一种实施方式可以为：若确定连续m次航向变化方向相同、且在连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值大于或等于预设的转动角度阈值，则将一阶低通滤波模型中的滤波系数设定为所述预设上限值。
在按照上文所述的方法，确定出第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值的变化值之后，判断该变化值是否大于或等于上述预设的角度阈值，若大于或等于预设的角度阈值，则可确定该船舶正在转向，此时，无需根据上述等式(3)计算滤波系数增量，可直接将预设上限值确定为新的滤波系数，以满足船舶在转向时需具有较好跟踪性的目的。
本公开所提供的消除航向抖动的滤波方法除了可以在确定船舶转向时增大滤波系数，以保持较好的跟踪性之外，还可以在确定船舶直行时，将滤波系数设定为预设下限值，以保持较好的滤波性。
具体地，一阶低通滤波模型中的滤波系数具有预设下限值，该消除航向抖动的滤波方法还可以包括：
若确定连续n次航向变化方向不同，则将滤波系数设定为预设下限值。其中，n为大于1的正整数。
同样地，采用上文中所描述的确定航向变化方向的实施方式，依次确定连续n次航向变化方向，以确定在连续n次航向变化方向是否相同，若连续n次航向变化方向不同，则可确定船舶处于直行状态。此时，为了保持滤波稳定性，可将滤波系数设定为预设下限值。
基于同一发明构思，本公开还提供一种消除航向抖动的滤波装置。图5是根据一示例性实施例示出的一种消除航向抖动的滤波装置的框图。如图5所示，该装置可以包括：
获取模块51，用于获取航向采样值；
滤波模块52，用于将所述第一获取模块本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波值。
可选地，所述装置还包括：
调整模块，用于若确定连续m次航向变化方向相同，增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，其中m为大于1的正整数。
可选地，所述一阶低通滤波模型中的滤波系数具有预设下限值，所述预设下限值用于提供滤波性；
所述装置还可以包括：
第一确定模块，用于若确定连续n次航向变化方向不同，则将所述滤波系数设定为所述预设下限值，其中n为大于1的正整数。
可选地，所述装置还包括：
第二确定模块，用于根据所述本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向。
可选地，所述第二确定模块包括：
第一确定子模块，用于若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第一方向；
第二确定子模块，用于若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第一方向；
第三确定子模块，用于若所述本次航向采样值大于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值、且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为第二方向；
第四确定子模块，用于若所述本次航向采样值小于上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，且所述本次航向采样值与所述上一次航向采样值对应的航向滤波输出值的差值的绝对值未超过预设阈值，则确定本次航向变化方向为所述第二方向，其中，所述第二方向为与所述第一方向相反的方向。
可选地，所述滤波系数具有预设下限值和预设上限值，所述预设下限值用于提供滤波性，所述预设上限值用于提供跟踪性；所述滤波系数的初始值为所述预设下限值；所述滤波系数被增大而不超过所述预设上限值。
可选地，所述调整模块可以包括：
第五确定子模块，用于根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，其中，所述变化值为第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值之差；
第六确定子模块，用于若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过所述预设上限值，则将所述当前滤波系数与所述滤波系数增量之和确定为新的滤波系数；
第七确定子模块，用于若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和超过所述预设上限值，则将所述预设上限值确定为新的滤波系数。
可选地，所述一阶低通滤波模型为：
其中，Y(i)表征第i次航向采样值对应的航向滤波输出值，Y(i-1)表征第i-1次航向采样值对应的航向滤波输出值，X(i)表征第i次航向采样值，α表征所述一阶低通滤波模型中的滤波系数；
所述第五确定子模块可以包括：
第八确定子模块，用于通过以下公式确定所述滤波系数增量：
其中，αa表征所述滤波系数增量，W表征在所述连续m次同向的航向变化期间，第m次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值，w表征所述预设的转动角度阈值。
可选地，所述滤波系数具有预设上限值，所述预设上限值用于提供跟踪性；
所述调整模块包括：
第九确定子模块，用于若确定连续m次航向变化方向相同、且在连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值大于或等于预设的转动角度阈值，则将所述一阶低通滤波模型中的滤波系数设定为所述预设上限值。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备600的框图。如图6所示，该电子设备600可以包括：处理器601，存储器602。该电子设备600还可以包括多媒体组件603，输入/输出(I/O)接口604，以及通信组件605中的一者或多者。
其中，处理器601用于控制该电子设备600的整体操作，以完成上述的消除航向抖动的滤波方法中的全部或部分步骤。存储器602用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备600的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器602可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件603可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器602或通过通信组件605发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口604为处理器601和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件605用于该电子设备600与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G、4G或5G，NB-IOT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)，或者它们中一种或者多种的组合，因此相应的该通信组件605可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的消除航向抖动的滤波方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的消除航向抖动的滤波方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器602，上述程序指令可由电子设备600的处理器601执行以完成上述的消除航向抖动的滤波方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种消除航向抖动的滤波方法，其特征在于，包括：
获取航向采样值；
将本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若确定连续m次航向变化方向相同，则增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，其中m为大于1的正整数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一阶低通滤波模型中的滤波系数具有预设下限值，所述预设下限值用于提供滤波性；
所述方法还包括：
若确定连续n次航向变化方向不同，则将所述滤波系数设定为所述预设下限值，其中n为大于1的正整数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述航向变化方向通过以下方式确定：
根据所述本次航向采样值与上一次航向采样值对应的航向滤波输出值，确定本次航向变化方向。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述滤波系数具有预设下限值和预设上限值，所述预设下限值用于提供滤波性，所述预设上限值用于提供跟踪性；所述滤波系数的初始值为所述预设下限值；所述滤波系数被增大而不超过所述预设上限值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述增大所述一阶低通滤波模型中的滤波系数，包括：
根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，其中，所述变化值为第m次航向变化对应的航向采样值与第1次航向变化对应的航向采样值之差；
若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和不超过所述预设上限值，则将所述当前滤波系数与所述滤波系数增量之和确定为新的滤波系数；
若当前滤波系数与所述滤波系数增量之和超过所述预设上限值，则将所述预设上限值确定为新的滤波系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一阶低通滤波模型为：
其中，Y(i)表征第i次航向采样值对应的航向滤波输出值，Y(i-1)表征第i-1次航向采样值对应的航向滤波输出值，X(i)表征第i次航向采样值，α表征所述一阶低通滤波模型中的滤波系数；
所述根据在所述连续m次同向的航向变化期间航向采样值的变化值、与预设的转动角度阈值，确定滤波系数增量，包括：
通过以下公式确定所述滤波系数增量：
其中，αa表征所述滤波系数增量，W表征在所述连续m次同向的航向变化期间，第m次航向变化对应的航向采样值和第1次航向变化对应的航向采样值的变化值，w表征所述预设的转动角度阈值。
8.一种消除航向抖动的滤波装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取航向采样值；
滤波模块，用于将所述获取模块本次获取到的所述航向采样值，输入一阶低通滤波模型，获得本次航向采样值对应的航向滤波输出值。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102346218A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 珠海中慧微电子有限公司 | 用于宽范围电能表中的小信号滤波算法 |
| CN104913783A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-09-16 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 基于自适应滤波算法实现车辆自动导航的方法 |
| GB2534000A (en) * | 2014-07-30 | 2016-07-13 | Deep Sea Electronics Plc | Threshold transition detector, RMS measurement and filter |
| CN106603037A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种平滑数据的处理方法及系统 |
| CN107947759A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-20 | 芯海科技（深圳）股份有限公司 | 一种具有高灵敏度的动态调整的一阶滞后滤波方法 |
-
2018
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102346218A (zh) * | 2010-07-30 | 2012-02-08 | 珠海中慧微电子有限公司 | 用于宽范围电能表中的小信号滤波算法 |
| GB2534000A (en) * | 2014-07-30 | 2016-07-13 | Deep Sea Electronics Plc | Threshold transition detector, RMS measurement and filter |
| CN104913783A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-09-16 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 基于自适应滤波算法实现车辆自动导航的方法 |
| CN106603037A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种平滑数据的处理方法及系统 |
| CN107947759A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-20 | 芯海科技（深圳）股份有限公司 | 一种具有高灵敏度的动态调整的一阶滞后滤波方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邓元望 等: "纯电动汽车电子加速踏板可靠性控制研究", 《湖南大学学报（自然科学版）》 * |
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