何 敏 陈广东* 张 凯



从三正交偶极子天线接收信号中估计飞行器姿态参数

何 敏 陈广东张 凯

(南京航空航天大学无人驾驶飞机研究院 南京 210016)

来自基站的极化电磁波包含的波达方向和极化状态信息，能建立飞行器姿态与大地坐标系的联系，因此利用机载三正交偶极子天线接收信号可以估计飞行器的姿态。该文研究了在只有一个基站信号和飞行器上单一接收点的条件下，如何实现飞行器的姿态感知，并推导了飞行器姿态估计算法。该文首先研究了估计波达角和极化椭圆倾斜角的算法，并分析了参数估计的性能，然后利用这些参数推算出飞行器的俯仰角、航向和横滚角，从而获得对飞行器进行控制的必要姿态信息。最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。

三正交电偶极子天线；极化状态；波达方向；姿态估计

1 引言

飞行器的飞行姿态及其变化率是对飞行器进行控制的必要信息，这些信息多从惯导传感器(融合其它传感器)获取。惯导使用机械、光纤、激光陀螺等器件，结构复杂，造价高，不但占用空间，增加飞行器负载质量，耗费能量，还会累积误差。飞行器，尤其是无人飞行器，一般配备电磁波信息链(遥控遥测或卫星导航)。电磁波是雷达和通信等信息系统中承载信息的媒介，信号时延、多普勒频率、空间到达角和极化状态是其重要特征参量，能携带丰富的信息。目前国内外都研究在地球卫星导航系统接收端，利用多点接收，三角计算的方法感知姿态。……