低成本飞行器姿态确定技术一直是国内外飞行器导航领域上研究热点，而电磁矢量传感器具有优越的信息获取能力，具有广阔的应用前景，利用电磁矢量传感器为飞行器提供实时的姿态信息，具有成本低，体积小、速度快、测量方便等优点，可以作为中小型飞行器惯导的替代设备。本文以利用单电磁矢量传感器进行电磁波信号DOA和极化参数估计为基础，研究飞行器姿态角（横滚角、航向角、俯仰角）估计问题。研究内容如下：（1）飞行器通过单电磁矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号，采用单电磁矢量传感器的MUSIC算法或者ESPRIT算法估计电磁波的DOA和极化参数，根据波达角和极化角，将机体坐标系下的飞行器姿态矩阵转换到波结构坐标系下。（2）根据基站相对于飞行器的仰角和方位角以及地理坐标系下发射电磁波的极化椭圆率，将波结构坐标系下的飞行器姿态矩阵转换到地理坐标系下，进而获得飞行器姿态角估计。（3）导出了飞行器姿态角估计的克拉美罗界，得到各姿态角估计精度与极化椭圆率的关系。仿真实验验证了方法的有效性，误差可控制在1o以内，满足飞行器飞行控制的要求。此方法只需要基站信号和飞行器上的单电磁矢量传感器就可以估计飞行器姿态角，使飞行器脱离惯导的束缚，由于单电磁矢量传感器体积小，该方案特别适合于安装空间受限的飞行器。