基于电磁波极化三维电/磁信号平稳特征的运动姿态感知方法

摘要

本发明公开了一种基于电磁波极化三维电/磁信号平稳特征的运动姿态感知方法，在运动平台基准姿态通过传感器接收电磁波信号，得该信号互相关矩阵，计算姿态参数估计的CRB(克拉美-罗界)值,判断该环境电磁波信号能否用于运动平台姿态测量；在运动平台实时姿态同样计算该信号互相关矩阵，根据基准姿态和实时姿态互相关矩阵的特征值判断该环境电磁波信号是否平稳；然后将实时姿态坐标系下的运动平台姿态，通过坐标系转换变化到地理坐标系下，完成运动平台姿态感知。本发明只需运动平台上有单一接收点，就可实现姿态/航向感知，系统可微型化，同时本发明测量精度高，系统可微型化，信号不受多径效应困扰，本发明既可以利用主动发射电磁波信号，也可以被动接收空间分布的广播电磁波信号测量姿态，提高了系统的隐蔽性。适用于空或天飞行器。

主权项

一种基于电磁波极化三维电/磁信号平稳特征的运动姿态感知方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据运动平台的运动情况，定义运动平台基准姿态坐标系，平台运动的实时姿态天线所处坐标系定义为实时姿态坐标系，同时确定运动平台基准姿态坐标系与大地坐标系转换关系；步骤2，在运动平台基准姿态以极化敏感的电磁矢量传感器中的三个正交电/磁场传感器接收电磁波信号，根据该电磁波信号估计三维电/磁信号基准姿态互相关矩阵；然后根据基准姿态下信号互相关矩阵计算姿态参数估计的克拉美‑罗界，根据克拉美‑罗界是否为有限值,判断该环境电磁波信号能否用于运动平台姿态测量；步骤3：在运动平台实时姿态以极化敏感的电磁矢量传感器中的三个正交电/磁场传感器接收信号，计算三维电/磁信号实时姿态互相关矩阵；对实时姿态互相关矩阵和步骤2中的基准姿态互相关矩阵进行特征值分解；根据实时姿态与基准姿态互相关矩阵的特征值比例差异大小，初略判断该环境电磁波信号是否平稳；步骤4：根据步骤3得到的平稳的环境下电磁波信号的实时姿态与基准姿态互相关矩阵变化，计算得到在电磁波信号平稳环境下的实时姿态坐标系到运动平台基准姿态坐标系的转换矩阵；步骤5：用步骤4得到的转换矩阵将实时姿态坐标系下的运动平台姿态，转换到基准姿态坐标系下，再转换到大地坐标系下，完成运动平台姿态感知。