從三正交偶極子天線接收信號(hào)中估計(jì)飛行器姿態(tài)參數(shù)

何 敏 陳廣東* 張 凱

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從三正交偶極子天線接收信號(hào)中估計(jì)飛行器姿態(tài)參數(shù)

何 敏 陳廣東張 凱

(南京航空航天大學(xué)無(wú)人駕駛飛機(jī)研究院 南京 210016)

來(lái)自基站的極化電磁波包含的波達(dá)方向和極化狀態(tài)信息，能建立飛行器姿態(tài)與大地坐標(biāo)系的聯(lián)系，因此利用機(jī)載三正交偶極子天線接收信號(hào)可以估計(jì)飛行器的姿態(tài)。該文研究了在只有一個(gè)基站信號(hào)和飛行器上單一接收點(diǎn)的條件下，如何實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)感知，并推導(dǎo)了飛行器姿態(tài)估計(jì)算法。該文首先研究了估計(jì)波達(dá)角和極化橢圓傾斜角的算法，并分析了參數(shù)估計(jì)的性能，然后利用這些參數(shù)推算出飛行器的俯仰角、航向和橫滾角，從而獲得對(duì)飛行器進(jìn)行控制的必要姿態(tài)信息。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。

三正交電偶極子天線；極化狀態(tài)；波達(dá)方向；姿態(tài)估計(jì)

1 引言

飛行器的飛行姿態(tài)及其變化率是對(duì)飛行器進(jìn)行控制的必要信息，這些信息多從慣導(dǎo)傳感器(融合其它傳感器)獲取。慣導(dǎo)使用機(jī)械、光纖、激光陀螺等器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，不但占用空間，增加飛行器負(fù)載質(zhì)量，耗費(fèi)能量，還會(huì)累積誤差。飛行器，尤其是無(wú)人飛行器，一般配備電磁波信息鏈(遙控遙測(cè)或衛(wèi)星導(dǎo)航)。電磁波是雷達(dá)和通信等信息系統(tǒng)中承載信息的媒介，信號(hào)時(shí)延、多普勒頻率、空間到達(dá)角和極化狀態(tài)是其重要特征參量，能攜帶豐富的信息。目前國(guó)內(nèi)外都研究在地球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收端，利用多點(diǎn)接收，三角計(jì)算的方法感知姿態(tài)。……