本文研究基于单电磁矢量传感器的飞行器姿态角估计。在基站和飞行器之间有电磁波信息链的条件下，飞行器安装单个电磁矢量传感器，接收部分极化电磁波信号，获取完备的电磁信息，用以估计飞行器姿态角(横滚角，俯仰角，航向角)，揭示了电磁波在极化领域的探测能力。论文的主要工作如下：首先，将绕任意向量轴(按右手律)旋转所得旋转矩阵化成矩阵指数函数形式，说明旋转矩阵最多只有三个自由度；并据此对极化空域导向矢量进行了演化，给出了单一指数型旋转矩阵导向矢量模型，便于姿态估计的计算。然后，对单电磁矢量传感器的MUSIC算法进行了研究，并根据单一指数型旋转矩阵导向矢量模型，提出了极化电磁波波达角和极化角的联合参数估计算法，仿真验证了算法的有效性和精确度,并且提出的算法减少了搜索量。最后，根据坐标系转换关系，将机身坐标系下的飞行器姿态矩阵转换到地理坐标系下，获得地理坐标系下的飞行器姿态矩阵，分别提出用单基站和双基站进行姿态角估计。仿真实验验证了本文提出的姿态角估计算法满足普通飞行器对姿态角估计精度的要求。