新一代无人机技术以其所具有的微型化、低成本、高综合性等诸多优点,在军事和民用领域获得了广泛的关注与迅速的发展,目前已成为世界各国高精尖技术的研究热点之一。由于无人机往往需要在复杂多变的恶劣环境下执行任务,保证无人机与指挥控制系统的稳定通信便显得尤为重要。本文围绕无人机测控系统中的角度估计技术进行研究,针对传统舰载无人机测控系统功能复杂、软硬件资源开销高、系统测角误差众多等问题,提出了一种基于舰载相控阵通信数据链的测控系统体制,通过对无人机目标的角度估计处理和系统误差校准,实时获取无人机目标的准确空间位置,为测控系统的波束调度提供指导,保证无人机测控数据链通信的稳定可靠。本文主要工作安排如下:首先,依据测控角度估计系统的各项功能指标要求,设计了系统结构和信号模型,给出了测控角度估计系统的整体规划,包括相控阵天线子系统、射频接收子系统、增益控制子系统、搜索捕获子系统和测角子系统的详细设计,分析了 OFDM信号的基本原理和通信性能;其次,依据角度估计性能需求,构建相控阵阵列模型,研究天线方向图形成原理,对相控阵和差波束形成方法进行比较研究,简述了四种单脉冲测角算法的原理步骤,并对比分析了其测角性能,设计了基于OFDM的单脉冲测角算法,并仿真验证了其测角性能;然后,针对测控角度估计系统误差问题,对系统中所存在的误差因素包括和差通道幅相不平衡误差、阵列通道幅相不平衡误差、相位模糊误差和测角参数误差等进行了详细分析,研究了误差来源,通过仿真建模分析了误差对测角精度的影响,设计了误差校准方法,完成了在线误差校准的软件设计和实验测试;最后,针对测控角度估计系统软硬件设计问题,提出了角度估计系统的软硬件解决方案,给出了角度估计系统的整体软硬件规划,构建了测角处理模块与各任务模块的协同处理架构,实现了基于AD9361的射频数据采集功能,设计了信号处理和数据采集流程,完成了角度估计系统中各功能模块间的联调与外场实验环境下的功能验证。