基于协同源波达信息的飞行器姿态估计研究

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1、中图分类号：TN911.7论文编号：102870415-S078学科分类号：081002硕士学位论文基于协同源波达信息的飞行器姿态估计研究研究生姓名孙红梅学科、专业通信与信息系统研究方向遥控遥测指导教师陈广东副研究员南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicInformationEngineeringResearchofAircraftAttitudeEstimation

2、BasedontheDOAInformationofCollaborativeSourcesAThesisinCommunicationandInformationSystemBySunHongmeiAdvisedbyAssociateResearcherChenGuangdongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

3、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文研究基于协同源波达信息的飞行器姿态估计。飞行器利用自身携带的电磁矢量传感器、三正交电偶极子或三正交磁环极子天线在单接收点接收导航信号的三维电场和磁场信息，估计自身在大地坐标系

4、中的姿态。论文主要工作：(1)本文应用正交解耦的姿态参数信号模型描述极化电磁波的三维波结构，将最大似然估计和MUSIC算法推广应用于部分极化波参数估计，利用极化电磁波传递信号基站标定的姿态基准信息。仿真实验说明了姿态导向矢量模型相对于空域-极化域导向矢量模型在参数性能测试上的优势姿态导向矢量模型参数正交解耦。(2)通过两交叉波达向量结构坐标系为飞行器提供姿态基准，使得飞行器完成自身姿态感知。这个坐标系由波达向量信息决定，与接收平台姿态无关。经过两交叉波达向量结构坐标系的传递，可得机身坐标系到大地坐标系的转换矩阵，进而得到大地坐标系下飞行器姿态矩阵。当存在多个

5、卫星信号源时，将球面角方差作为衡量波达方向误差的指标参数，微调姿态参数，找出使各波达方向误差加权和最小的姿态参数，即得融合多个波达信息的飞行器姿态矩阵。(3)提出了一种基于电磁波极化三维电(磁)信号平稳性的运动姿态估计方法。该方法首先确定飞行器基准姿态坐标系与大地坐标系的转换关系；根据姿态参数估计的克拉美-罗界是否为有限值，判断该环境下电磁波信号能否用于飞行器姿态测量；根据飞行器实时姿态与基准姿态互相关矩阵三个特征值是否近似比例相等，粗略判断该环境电磁波信号是否平稳；最后根据坐标系的变换关系，完成飞行器姿态感知。关键词：最大似然估计，姿态导向矢量，协同源，两交

6、叉波达结构坐标系，平稳信号，克拉美-罗界I万方数据基于协同源波达信息的飞行器姿态估计研究ABSTRACTThispaperstudiesaircraftattitudeestimationbasedontheDOAinformationofcollaborativesource.Theaircraftattitudeintheearthcoordinatesystemismeasuredfromtheelectromagneticwavesreceivedbytheelectromagneticvectorsensororthethreeorthogonald

7、ipoleelectric(magnetic)antennasatasinglereceivingpoint.Themainworkofthepaperisasfollows:(1)Thispapermakesfulluseoftheorthogonaldecouplingsignalmodeltodescribethe3-Dconstructionofpolarizedelectromagneticwave.ThemaximumlikelihoodmethodandMUSICalgorithmareintroducedintotheparametersest

8、imationofpartiallyp