[發明專利]水下機器人傳感器故障診斷方法及系統

無效

• 申請號: 200710044784.8
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN101344460A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 朱大奇
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳學雯

1.一種水下機器人傳感器故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟：

a、利用水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器檢測水下機器人位于水中深度數據、水中航行速度數據、方向數據，并將這些數據轉換成其對應的電壓信號送至水下機器人的信號預處理器中；

b、所述水下機器人的信號預處理器將獲得的深度數據、水中航行速度數據、方向數據的電壓信號通過串行通訊輸送至水面母船上的水下機器人傳感器診斷裝置；

c、水下機器人傳感器故障診斷裝置對來自水下機器人信號預處理器的不同時間系列的深度數據、水中航行速度數據、方向數據的電壓信號進行非線性主元分析NPCA處理：利用三個傳感器的歷史數據對NPCA進行訓練，利用訓練后的NPCA模型進行未來時刻傳感器信號重構預測；通過重構三個傳感器下一時刻的信號大小，與該時刻傳感器實測信號相減再利用差值平方求和，得到水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE；再對不同時刻深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器做相似處理，得到在各個時刻的水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE大小分布，利用平方預期誤差SPE跳變數值，來判定水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器是否發生故障，實現對水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的檢測。

2.根據權利要求1所述的水下機器人傳感器故障診斷方法，其特征在于所述步驟c中得到水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE的方法是通過重構深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器下一時刻的信號大小，與該時刻深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器實測信號相減再利用差值平方求和，得到水下機器人深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE。

3.根據權利要求1所述的水下機器人傳感器故障診斷方法，其特征在于所述水下機器人的信號預處理器與水面母船上的水下機器人傳感器診斷系統之間采用485串行接口進行數據傳遞。

4.根據權利要求1所述的水下機器人傳感器故障診斷方法，其特征在于所述步驟c中的水下機器人傳感器故障診斷裝置由內置的控制驅動程序完成傳感器故障診斷，該控制程序包括485通信程序，非線性主元分析NPCA程序，模擬故障程序，深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE計算程序和傳感器i的平方預期誤差SPE_i計算程序五部分；所述485通信程序驅動水下機器人信號預處理器完成傳感器信號傳輸任務；非線性主元分析NPCA程序是傳感器故障檢測隔離工具，利用傳感器歷史數據進行訓練；所述模擬故障程序是系統的故障設置程序；所述深度傳感器、速度傳感器、方向傳感器的平方預期誤差SPE計算程序實現傳感器系統故障檢測，傳感器i的平方預期誤差SPE_i計算程序完成水下機器人傳感器故障隔離。