[發(fā)明專利]基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410837340.X
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN104569914B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廣東;孫紅梅;陳智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/16
• 分類號(hào): G01S5/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)情況，定義運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基準(zhǔn)姿態(tài)坐標(biāo)系，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)姿態(tài)天線所處坐標(biāo)系定義為實(shí)時(shí)姿態(tài)坐標(biāo)系，同時(shí)確定運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基準(zhǔn)姿態(tài)坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系；

步驟2，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基準(zhǔn)姿態(tài)以極化敏感的電磁矢量傳感器中的三個(gè)正交電/磁場傳感器接收電磁波信號(hào)，根據(jù)該電磁波信號(hào)估計(jì)三維電/磁信號(hào)基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣；然后根據(jù)基準(zhǔn)姿態(tài)下信號(hào)互相關(guān)矩陣計(jì)算姿態(tài)參數(shù)估計(jì)的克拉美-羅界，根據(jù)克拉美-羅界是否為有限值,判斷所處環(huán)境電磁波信號(hào)能否用于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)測量；

步驟3：在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)時(shí)姿態(tài)以極化敏感的電磁矢量傳感器中的三個(gè)正交電/磁場傳感器接收信號(hào)，計(jì)算三維電/磁信號(hào)實(shí)時(shí)姿態(tài)互相關(guān)矩陣；對(duì)實(shí)時(shí)姿態(tài)互相關(guān)矩陣和步驟2中的基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解；根據(jù)實(shí)時(shí)姿態(tài)與基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣的特征值比例差異大小，初略判斷該環(huán)境電磁波信號(hào)是否平穩(wěn)；

步驟4：根據(jù)步驟3得到的平穩(wěn)的環(huán)境下電磁波信號(hào)的實(shí)時(shí)姿態(tài)與基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣變化，計(jì)算得到在電磁波信號(hào)平穩(wěn)環(huán)境下的實(shí)時(shí)姿態(tài)坐標(biāo)系到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基準(zhǔn)姿態(tài)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣：旋轉(zhuǎn)矩陣等于：

且其中i＝1,2,3；C_e為旋轉(zhuǎn)矩陣，[φ₁φ₂φ₃]為旋轉(zhuǎn)向量在波結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系中坐標(biāo)；

步驟5：用步驟4得到的轉(zhuǎn)換矩陣將實(shí)時(shí)姿態(tài)坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)，轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)姿態(tài)坐標(biāo)系下，再轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)系下，完成運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)感知。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法，其特征在于：所述步驟2中判斷該環(huán)境電磁波信號(hào)能否用于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)測量的方法：若姿態(tài)參數(shù)估計(jì)的克拉美-羅界為有限值，則該環(huán)境電磁波信號(hào)能用于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)測量；若姿態(tài)參數(shù)估計(jì)的克拉美-羅界為無限大值時(shí)，則該環(huán)境電磁波信號(hào)不能用于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)測量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法，其特征在于：所述步驟3中初略判斷該環(huán)境電磁波信號(hào)是否平穩(wěn)的方法：若實(shí)時(shí)姿態(tài)與基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣的特征值比例差異很小，則該環(huán)境電磁波信號(hào)平穩(wěn)；若實(shí)時(shí)姿態(tài)與基準(zhǔn)姿態(tài)互相關(guān)矩陣的特征值比例差異很大，則該環(huán)境電磁波信號(hào)不平穩(wěn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法，其特征在于：所述電/磁信號(hào)包括電磁波極化三維電信號(hào)，或者電磁波極化三維磁信號(hào)，或者融合電磁波極化三維電信號(hào)和電磁波極化三維磁信號(hào)的信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波極化三維電/磁信號(hào)平穩(wěn)特征的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)感知方法，其特征在于：所述電磁矢量傳感器中的三個(gè)正交電/磁場傳感器接收的電磁波信號(hào)為獨(dú)立信號(hào)或相干信號(hào)，信號(hào)數(shù)任意，波達(dá)方向和極化狀態(tài)任意，各信號(hào)強(qiáng)弱任意，不受多徑效應(yīng)困擾。