CN112394332A - 一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法 - Google Patents

Abstract

一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，包括：建立船载相干雷达测量的综合多普勒频移的表达式；根据船体自身造型数据，当受到单位波高的波浪激励时，结合海浪频率成分分布特性计算六自由度的船舶运动幅值响应因子；依托上一时刻雷达所测得的海浪频率谱，通过构造规则海面的波面方程得到船舶的起伏规律，进而获得船体所在位置的海面波高位移；进行地球坐标系和船舶坐标系下六自由度的坐标转换；通过前后时刻的空间坐标差异计算该时段内雷达天线的空间位移，最后求取由船体姿态运动成分引起的额外多普勒频移，并从雷达回波多普勒频移中去除该成分；可有效改善海浪真实水质点径向速度的提取效果，提高相干测波雷达海浪参数反演的精度。

Description

一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法。

背景技术

我国一直都是海洋大国，陆海岸线达1.8万多公里，管辖海域面积约为300多万平方公里。因此，海洋环境监测(包括海浪参数等)在我国海洋经济、交通航运、渔业养殖等方面具有重要意义。

船载相干微波测波雷达是众多无线电海洋遥感测波手段之一。该类雷达具有测量精度高、受环境干扰小、轻巧便携等优点，可被安装在各种类型的舰船上，能随船赴近、远海及各大洋实现海洋环境参数的航行观测。其探测原理是通过获取照度区域内的回波多普勒谱，估计其中心频率得到海面水质点在距离元(空域)内的径向速度序列，然后利用该速度序列与波高的转换关系估计得到波数谱，最后从波数谱中直接提取海浪参数如有效波高、平均波周期等。该方法无需校准即可得到准确的海浪波数谱等结果，因此是一种“直接”测量海浪的方法。

在船载相干测波雷达的信号处理过程中，准确提取由海面水质点径向速度引起的多普勒频移是获得海浪谱的前提。然而，当船舶处于停航状态时，被安置在甲板上的雷达并不能跟岸基雷达一样保持长期稳定状态，船体将同时受到波浪力、风力及海流等作用的影响而不断进行摇晃漂移运动，这种运动会使船体所处的位置发生偏移，并造成天线的姿态角不断变化。此外，对于处于高速航行的船舶，虽然前向运动占据主导作用，但船体依然会时刻受到来自六个自由度上的波浪操纵性作用，这会致使船舶六自由度运动姿态角和雷达照射区域无时不刻地发生变化。由回波特性分析结果可知，船体的高速航行和六自由度运动等姿态运动成分会给回波多普勒谱叠加一个随时间变化的额外速度分量，影响到真实水质点径向速度的准确提取，进而造成海浪参数估计的误差增大。本发明设计了一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，根据船体自身的造型数据计算船舶运动幅值响应因子和船体六自由度姿态角，并以此推出某时段内雷达天线的空间位移量，求取由船体姿态运动成分引起的多普勒频移。该方法解决了由船体姿态运动成分引起的回波多普勒谱频移误差增大的问题，提高了海浪参数反演精度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，旨在获得船舶运动幅值响应及六自由度姿态角，准确计算雷达天线在某时段内的空间位移量，去除由船体姿态运动成分引起的额外多普勒频移，提高船载相干雷达海浪参数反演精度。

本发明采用的技术方案是：一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：建立船载相干雷达测量的综合多普勒频移的表达式；

步骤二：基于实际船体结构的船舶运动特性建模：由三维势流理论，根据船体自身造型数据，当受到单位波高的波浪激励时，结合海浪频率成分分布特性计算六自由度的船舶运动幅值响应因子；

步骤三：船舶六自由度摇晃姿态角建模：依托上一时刻雷达所测得的海浪频率谱，通过构造规则海面的波面方程得到船舶的起伏规律，进而获得船体所在位置的海面波高位移；

步骤四：结合船舶运动幅值响应因子计算得到船体六自由度的姿态角序列；

步骤五：由船体六自由度的姿态角序列：实现地球坐标系和船舶坐标系下六自由度的坐标转换；

步骤六：通过前后时刻的空间坐标差异计算该时段内雷达天线的空间位移，最后求取由船体姿态运动成分引起的额外多普勒频移，并从雷达回波多普勒频移中去除该成分。

进一步的，所述步骤一具体内容为：在任何航行状态下的船载相干雷达所测得的由海面水质点径向速度引起的多普勒频移是由许多不同成分组合而成的；引起这个“合成”多普勒频移的主要来源以布拉格波为主，但也包含有海洋表层流、移动平台的瞬时运动、重力波、破碎波以及阴影调制等附加调制成分；

船载相干雷达测量的综合多普勒频移f_echo(r)的表达式为：

f_echo(r)＝±f_B+f_cr+f_ship(r) (1)

其中，各项频移成分所代表的含义为：f_B是由海洋固有布拉格波所引起频移；f_cr是由海表面流速引起频移；f_ship(r)是由船体姿态运动相对于雷达的径向速度所引起频移；若仅考虑瞬态情况，公式(1)中布拉格波所引起的频移f_B和海表面流速引起的频移f_cr可视作常数，通过取均值后去除即可，r是海面水质点到船载雷达所在位置的水平距离；剩下的由船体前向运动和六自由度姿态运动引起的额外速度项可由如下表示：

其中，r是海面水质点到船载雷达所在位置的水平距离，λ₀为雷达电磁波波长；υ_ship(r)表示船体姿态运动在不同距离单元内引起的额外径向速度。该分量具有时变性，与船舶在海面的航行状态直接相关。

进一步的，所述步骤二具体内容为：

收集实际船体自身的造型数据，包括有：船体质量、船体重心坐标、船体绕三个坐标轴的惯性半径、船体型宽、水线面面积、垂线间长、断水面质心横坐标、面元截面重心坐标和浮心坐标。船体六自由度的船舶运动幅值响应因子的计算方法如下：

式中，

为船舶运动幅值响应因子；S为恢复力系数矩阵；ω为海浪频率；M为惯性质量矩阵；A为附加质量矩阵；C为阻尼系数矩阵。其中附加质量矩阵A和阻尼系数矩阵C的计算方法如下：

式中，A和C在形式上是对称的。ρ为海水密度,

为积分符号；j为模态个数；φ_j为第j项模态下的幅值所对应的振荡运动速度势；Re(*)和Im(*)分别表示复数实部和虚部；恢复力系数矩阵S的表达式如下：

式中，ρ为海水密度1.02g/cm³；g为重力加速度；m为船体质量；x为直角坐标系下的单位横坐标；

积分长度为船体型宽L_A；A表示水线面面积；B为垂线间长；y_W为断水面的中心横坐标；(y_s,z_s)为面元截面中心的坐标；A_tr为浮心横坐标，为方便计算一般令A_tr＝0；y_tr和z_tr为浮心坐标；(x_G,y_G,z_G)表示船舶在地球坐标系下的重心坐标。此外，惯性质量矩阵M的表达式可用下式来表达：

式中，m为船体质量；θ_xx为船体质量惯性矩，且θ_xx＝mr_x ²；r_x为船体绕x轴的惯性半径，对于质量分布对称的船体，则有θ_xy＝θ_yz＝0,θ_xx、θ_yy、θ_zz、θ_xy、θ_xz和θ_yz分别为船体质量在xx、yy、zz、xy、xz和yz方向上的惯性矩，且θ_xx＝mr_x ²，θ_yy＝mr_y ²，θ_zz＝mr_z ²，θ_xy＝mr_xr_y，θ_xz＝mr_xr_z，θ_yz＝mr_yr_z；r_x、r_y和r_z分别为船体绕x轴、y轴和z轴的惯性半径；(x_G,y_G,z_G)表示船舶在地球坐标系下的重心坐标；

进一步的，所述步骤三具体内容为：

获取上一时刻船载相干雷达所测得的实测海浪谱，代入到规则波的波面方程得到海面随时间的起伏规律；

其中，η(x,y,t)为在t时刻海洋波面的瞬态位移；(x,y)为海面水质点的位置坐标；t为时间；Δω和

分别表示单位海浪频率与单位传播矢量；i和j分别为在海浪频率和海浪方向上的单位点数；相位角ε_ij为均匀分布在(0，2π)区间内的随机变量；N_ω和

分别为海浪频率和海浪方向上的采样点数；

表示有向频率谱；ω_i和k_i分别表示海浪频率与波数；

为海浪传播方向；

设初始时刻的船体所在坐标为(x_I,y_I)，经过一段时间t后，计算船体所在的位置(x_s,y_s)以及该位置的海面波高位移η(t)；

其中，v_s为船舶的前向速度；t为时间；

为船舶偏航角；海面波高位移η(t)表达式为：

上式与公式(8)的共性参数含义保持一致。

进一步的，所述步骤四具体内容为：将步骤二中求得的六自由度的船舶运动幅值响应因子和步骤三中求得的海面波高位移代入到摇晃运动响应中，计算六自由度的姿态角序列：

其中，u_l(t)_l＝1,2...,6表示船舶六自由度(u₁：纵荡、u₂：横荡、u₃：垂荡、u₄：横摇、u₅：纵摇、u₆：艏摇)的姿态角序列；N_ω和N_φ分别为海浪频率和海浪方向上的采样点数；；t为时间；η(t)为t时刻后的海面波高位移；arg(*)表示复数的辐角主值；其余的参数与公式(8)中的共性参数含义保持一致；

表示六自由度的船舶运动幅值响应因子。

进一步的，所述步骤五具体内容为：根据步骤四中所获得的六自由度姿态角序列数据构造船舶坐标转移矩阵A_roll、A_pitch以及A_yaw。

具体表达式如下：

其中，A_roll为横滚方向的坐标转移矩阵；A_pitch为纵摇方向的坐标转移矩阵；A_yaw为艏摇方向的坐标转移矩阵；u₄为横摇；u₅为纵摇；u₆为艏摇；

然后分别实现船舶坐标系x_by_bz_b与平动坐标系x_Iy_Iz_I间以及平动坐标系x_Iy_Iz_I与地球坐标系xyz间的坐标转换；具体表达式如下：

其中，x_I、y_I和z_I对应平动坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x_b、y_b和z_b对应船舶坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x、y和z则对应地球坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；u₁为纵荡；u₂为横荡；u₃为垂荡；

v_s为船舶的前向速度；

为船舶偏航角；t为时间；

进一步的，所述步骤六具体内容为：计算某时段内雷达在地球坐标系下的真实空间位移Y(t)以及船体姿态运动在雷达回波多普勒谱中引入的多普勒频移f_ship。天线空间位移的计算方法如公式(18)，船体姿态运动引起的多普勒频移计算方法如公式(19)。

其中，f_ship为由船舶运动姿态引起的多普勒频移；x_b、y_b和z_b对应船舶坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x、y和z则对应地球坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；λ为海浪波长；t为时间；

然后从雷达回波多普勒谱频移中减去所求得的f_ship便可实现船舶姿态运动成分的去除；本发明设计的流程图可用图13来表示。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：该方法能够获取任何航行状态下船体六自由度姿态角序列，能够从原始雷达回波多普勒频移中去除由船体六自由度姿态运动引入的额外多普勒频移，有效改善海浪真实水质点径向速度的提取效果，提高相干测波雷达海浪参数反演的精度。本发明原理明晰，逻辑清楚，工程实用性强，精确度高。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的船载测波雷达的综合多普勒频移示意图。

图2～图7是本发明较佳实施例某集装箱实船参数下的六自由度船舶运动幅值响应因子(状态依次为纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇及横摇)。

图8～图13是本发明较佳实施例某集装箱实船参数下的六自由度姿态角时序图。

图14是本发明较佳实施例的整体逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

步骤1，请参照图1，在任何航行状态下的船载相干雷达所测得的由海面水质点径向速度引起的多普勒频移是由许多不同成分组合而成的。引起这个“合成”多普勒频移的主要来源以布拉格波为主，但也包含有海洋表层流、移动平台的瞬时运动、重力波、破碎波以及阴影调制等附加调制成分。具体原理如图1所示：

船载相干雷达测量的综合多普勒频移f_echo(r)的表达式为：

f_echo(r)＝±f_B+f_cr+f_ship(r) (1)

其中，各项频移成分所代表的含义为：f_B是由海洋固有布拉格波所引起频移；f_cr是由海表面流速引起频移；f_ship(r)是由船体姿态运动相对于雷达的径向速度所引起频移。若仅考虑瞬态情况，公式(1)中布拉格波所引起的频移f_B和海表面流速引起的频移f_cr可视作常数，通过取均值后去除即可；剩下的由船体前向运动和六自由度姿态运动引起的额外速度项可由如下表示：

其中，λ₀为雷达电磁波波长；υ_ship(r)表示船体姿态运动在不同距离单元内引起的额外径向速度。该分量具有时变性，与船舶在海面的航行状态直接相关。

步骤2，收集实际船体自身的造型数据，包括有：船体质量、船体重心坐标、船体绕三个坐标轴的惯性半径、船体型宽、水线面面积、垂线间长、断水面质心横坐标、面元截面重心坐标和浮心坐标。船体六自由度的船舶运动幅值响应因子的计算方法如下：

式中，

为船舶运动幅值响应因子；S为恢复力系数矩阵；ω为海浪频率；M为惯性质量矩阵；A为附加质量矩阵；C为阻尼系数矩阵。其中附加质量矩阵A和阻尼系数矩阵C的计算方法如下：

式中，A和C在形式上是对称的。ρ为海水密度；φ_j为第j项模态下的幅值所对应的振荡运动速度势；Re(*)和Im(*)分别表示复数实部和虚部；恢复力系数矩阵S的表达式如下：

式中，积分长度为船体型宽L_A；A表示水线面面积；(Y tr)B为垂线间长；y_W为断水面的中心横坐标；(y_s,z_s)为面元截面中心的坐标；A_tr为浮心横坐标，为方便计算一般令A_tr＝0；y_tr和z_tr为浮心坐标；(x_G,y_G,z_G)表示船舶在地球坐标系下的重心坐标。此外，惯性质量矩阵M的表达式可用下式来表达：

式中，m为船体质量；θ_xx为船体质量惯性矩，且θ_xx＝mr_x ²；r_x为船体绕x轴的惯性半径，其余参数计算方式同理

。对于质量分布对称的船体，则有θ_xy＝θ_yz＝0。若采用某集装箱实船参数来实现船体运动幅值响应因子的仿真，设定主要参数表如下：

表1某集装箱实船主要参数表

将表1中的参数带入到公式(3)-(7)中可得到船艏向与平均浪向夹角为75°、105°和180°的六自由度的船舶运动幅值响应因子。如图2～图7示，其中横坐标为频率，纵坐标为幅值。

步骤3，获取上一时刻船载相干雷达所测得的实测海浪谱S(ω)，代入到规则波的波面方程得到海面随时间的起伏规律。

其中，相位角ε_ij为均匀分布在(0，2π)区间内的随机变量；N_ω和

分别为海浪频率和海浪方向上的采样点数；

表示有向频率谱；ω_i和k_i分别表示海浪频率与波数；

为海浪传播方向。

步骤4，初始时刻的船体所在坐标为(x_I,y_I)，经过一段时间t后，计算船体所在的位置(x_s,y_s)以及该位置的海面波高位移η(t)。

其中，v_s为船舶的前向速度；

为船舶偏航角。η(t)表达式为：

步骤5，将步骤4中求取的波高位移和六自由度的船舶运动幅值响应因子代入到摇晃运动响应中计算六自由度的姿态角序列。

其中，u_l(t)_l＝1,2...,6表示船舶六自由度(u₁：纵荡、u₂：横荡、u₃：垂荡、u₄：横摇、u₅：纵摇、u₆：艏摇)的姿态角序列；

表示六自由度的船舶运动幅值响应因子。若选取经典PM海浪谱和步骤2中仿真得到的船舶运动幅值响应因子，可仿真得到平均风速分别取2m/s、5m/s和10m/s、海浪入射角为75°且船速为零时的六自由度姿态角。PM海浪谱如公式(12)所示，仿真结果如图8～图12所示。

其中，S(ω)为PM海浪谱；α取0.0081；g为重力加速度，取9.8m/s²；ω为角频率序列；ω_p为海浪谱的峰值角频率。

步骤6，根据步骤5中所获得的六自由度姿态角数据构造船舶坐标转移矩阵A_roll、A_pitch以及A_yaw。具体表达式如下：

步骤7，分别实现船舶坐标系x_by_bz_b与平动坐标系x_Iy_Iz_I间以及平动坐标系x_Iy_Iz_I与地球坐标系xyz间的坐标转换。具体表达式如下：

其中，v_s为船舶的前向速度；

为船舶偏航角；t为时间。

步骤8，计算某时段内雷达在地球坐标系下的真实空间位移Y(t)以及船体姿态运动在雷达回波多普勒谱中引入的多普勒频移f_ship。天线空间位移的计算方法如公式(18)，船体姿态运动引起的多普勒频移计算方法如公式(19)。

步骤9，从雷达回波多普勒谱频移中减去步骤8中所求得的f_ship便可实现船舶姿态运动成分的去除。本发明设计的逻辑流程图可用图14来表示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：建立船载相干雷达测量的综合多普勒频移的表达式；

步骤二：基于实际船体结构的船舶运动特性建模：由三维势流理论，根据船体自身造型数据，当受到单位波高的波浪激励时，结合海浪频率成分分布特性计算六自由度的船舶运动幅值响应因子；

步骤三：船舶六自由度摇晃姿态角建模：依托上一时刻雷达所测得的海浪频率谱，通过构造规则海面的波面方程得到船舶的起伏规律，进而获得船体所在位置的海面波高位移；

步骤四：结合船舶运动幅值响应因子计算得到船体六自由度的姿态角序列；

步骤五：由船体六自由度的姿态角序列,实现地球坐标系和船舶坐标系下六自由度的坐标转换；

步骤六：通过前后时刻的空间坐标差异计算该时段内雷达天线的空间位移，最后求取由船体姿态运动成分引起的额外多普勒频移，并从雷达回波多普勒频移中去除该成分。

2.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤一具体内容为：在任何航行状态下的船载相干雷达所测得的由海面水质点径向速度引起的多普勒频移是由许多不同成分组合而成,引起这个“合成”多普勒频移的主要来源以布拉格波为主，但也包含有海洋表层流、移动平台的瞬时运动、重力波、破碎波以及阴影调制等附加调制成分；

船载相干雷达测量的综合多普勒频移f_echo(r)的表达式为：

f_echo(r)＝±f_B+f_cr+f_ship(r) (1)

其中，各项频移成分所代表的含义为：f_B是由海洋固有布拉格波所引起频移；f_cr是由海表面流速引起频移；f_ship(r)是由船体姿态运动相对于雷达的径向速度所引起频移；若仅考虑瞬态情况，公式(1)中布拉格波所引起的频移f_B和海表面流速引起的频移f_cr可视作常数，通过取均值后去除即可，r是海面水质点到船载雷达所在位置的水平距离；剩下的由船体前向运动和六自由度姿态运动引起的额外速度项可由如下表示：

其中，r是海面水质点到船载雷达所在位置的水平距离，λ₀为雷达电磁波波长；υ_ship(r)表示船体姿态运动在不同距离单元内引起的额外径向速度；该分量具有时变性，与船舶在海面的航行状态直接相关。

3.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤二具体内容为：

收集实际船体自身的造型数据，包括有：船体质量、船体重心坐标、船体绕三个坐标轴的惯性半径、船体型宽、水线面面积、垂线间长、断水面质心横坐标、面元截面重心坐标和浮心坐标；船体六自由度的船舶运动幅值响应因子的计算方法如下：

式中，

为船舶运动幅值响应因子；S为恢复力系数矩阵；ω为海浪频率；M为惯性质量矩阵；A为附加质量矩阵；C为阻尼系数矩阵；其中附加质量矩阵A和阻尼系数矩阵C的计算方法如下：

式中，A和C在形式上是对称的；ρ为海水密度,

为积分符号；j为模态个数；φ_j为第j项模态下的幅值所对应的振荡运动速度势；Re(*)和Im(*)分别表示复数实部和虚部；恢复力系数矩阵S的表达式如下：

式中，ρ为海水密度1.02g/cm³；g为重力加速度；m为船体质量；x为直角坐标系下的单位横坐标；

积分长度为船体型宽L_A；A表示水线面面积；B为垂线间长；y_W为断水面的中心横坐标；(y_s,z_s)为面元截面中心的坐标；A_tr为浮心横坐标，为方便计算一般令A_tr＝0；y_tr和z_tr为浮心坐标；(x_G,y_G,z_G)表示船舶在地球坐标系下的重心坐标；此外，惯性质量矩阵M的表达式可用下式来表达：

式中，m为船体质量；θ_xx为船体质量惯性矩，且θ_xx＝mr_x ²；r_x为船体绕x轴的惯性半径，对于质量分布对称的船体，则有θ_xy＝θ_yz＝0,θ_xx、θ_yy、θ_zz、θ_xy、θ_xz和θ_yz分别为船体质量在xx、yy、zz、xy、xz和yz方向上的惯性矩，且θ_xx＝mr_x ²，θ_yy＝mr_y ²，θ_zz＝mr_z ²，θ_xy＝mr_xr_y，θ_xz＝mr_xr_z，θ_yz＝mr_yr_z；r_x、r_y和r_z分别为船体绕x轴、y轴和z轴的惯性半径；(x_G,y_G,z_G)表示船舶在地球坐标系下的重心坐标。

4.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤三具体内容为：

获取上一时刻船载相干雷达所测得的实测海浪谱，代入到规则波的波面方程得到海面随时间的起伏规律；

其中，η(x,y,t)为在t时刻海洋波面的瞬态位移；(x,y)为海面水质点的位置坐标；t为时间；Δω和

分别表示单位海浪频率与单位传播矢量；i和j分别为在海浪频率和海浪方向上的单位点数；相位角ε_ij为均匀分布在(0，2π)区间内的随机变量；N_ω和

分别为海浪频率和海浪方向上的采样点数；

表示有向频率谱；ω_i和k_i分别表示海浪频率与波数；

为海浪传播方向；

设初始时刻的船体所在坐标为(x_I,y_I)，经过一段时间t后，计算船体所在的位置(x_s,y_s)以及该位置的海面波高位移η(t)；

其中，v_s为船舶的前向速度；t为时间；

为船舶偏航角；海面波高位移η(t)表达式为：

上式与公式(8)的共性参数含义保持一致。

5.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤四具体内容为：将步骤二中求得的六自由度的船舶运动幅值响应因子和步骤三中求得的海面波高位移代入到摇晃运动响应中，计算六自由度的姿态角序列：

其中，u_l(t)_l＝1,2...,6表示船舶六自由度(u₁：纵荡、u₂：横荡、u₃：垂荡、u₄：横摇、u₅：纵摇、u₆：艏摇)的姿态角序列；N_ω和N_φ分别为海浪频率和海浪方向上的采样点数；；t为时间；η(t)为t时刻后的海面波高位移；arg(*)表示复数的辐角主值；其余的参数与公式(8)中的共性参数含义保持一致；

表示六自由度的船舶运动幅值响应因子。

6.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤五具体内容为：根据步骤四中所获得的六自由度姿态角序列数据构造船舶坐标转移矩阵A_roll、A_pitch以及A_yaw；

具体表达式如下：

其中，A_roll为横滚方向的坐标转移矩阵；A_pitch为纵摇方向的坐标转移矩阵；A_yaw为艏摇方向的坐标转移矩阵；u₄为横摇；u₅为纵摇；u₆为艏摇；

然后分别实现船舶坐标系x_by_bz_b与平动坐标系x_Iy_Iz_I间以及平动坐标系x_Iy_Iz_I与地球坐标系xyz间的坐标转换；具体表达式如下：

其中，x_I、y_I和z_I对应平动坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x_b、y_b和z_b对应船舶坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x、y和z则对应地球坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；u₁为纵荡；u₂为横荡；u₃为垂荡；

v_s为船舶的前向速度；

为船舶偏航角；t为时间。

7.如权利要求1所述的基于空间位移的船舶姿态运动成分去除方法，其特征在于，所述步骤六具体内容为：计算某时段内雷达在地球坐标系下的真实空间位移Y(t)以及船体姿态运动在雷达回波多普勒谱中引入的多普勒频移f_ship；天线空间位移的计算方法如公式(18)，船体姿态运动引起的多普勒频移计算方法如公式(19)；

其中，f_ship为由船舶运动姿态引起的多普勒频移；x_b、y_b和z_b对应船舶坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；x、y和z则对应地球坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标；λ为海浪波长；t为时间；

然后从雷达回波多普勒谱频移中减去所求得的f_ship便可实现船舶姿态运动成分的去除。

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