[發明專利]一種應用于組合導航系統的故障檢測方法

有效

• 申請號: 201610014422.3
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105547329B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張華強;許敬;李東興
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S19/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種應用于組合導航系統的故障檢測方法，該方法中殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法并行工作且共用同一個卡爾曼濾波器，同時殘差χ²檢驗法的檢測結果決定了對雙狀態χ²檢驗法的兩個狀態遞推器的操作：當殘差χ²檢驗法檢測到組合導航系統故障時，則通過控制開關K₀使卡爾曼濾波結果不對兩個狀態遞推器進行狀態重置；反之，如果殘差χ²檢驗法檢測系統正常，則允許卡爾曼濾波結果對狀態遞推器進行狀態重置，從而有效地解決了殘差χ²檢驗法對軟故障不敏感的問題和雙狀態χ²檢驗法的兩個狀態遞推器易受污染的問題。組合導航系統故障診斷結果由殘差χ²檢測法和雙狀態χ²檢測法共同決定，提高了系統故障診斷的準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及的是一種應用于組合導航系統的故障檢測方法，屬于組合導航系統故障檢測領域。

背景技術

隨著現代電子技術的不斷發展，各類工程系統的復雜程度也越來越高，系統的可靠性和安全性受到越來越多的重視，故障檢測技術已經成為保障各系統可靠性工作的重要措施。慣性導航系統和GPS導航系統具有信息冗余、優勢互補的特點，因此將兩者通過不同方式的組合可以實現取長補短、提高精度和可靠性的目的。慣性導航系統和GPS導航系統構成的組合導航系統在各領域得到了越來越廣泛地應用。組合導航系統的故障檢測是提高組合導航系統可靠性的重要途徑。其中，常用的故障檢測方法包括殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法。

采用殘差χ²檢驗法很難檢測組合導航系統的軟故障，而對于系統硬故障的檢測效果要好的多。雙狀態χ²檢驗法能夠有效的解決狀態遞推器誤差逐漸擴大的問題，但兩個狀態遞推器交替工作的時間間隔的選擇非常重要，如果選擇過小，則在系統發生故障時，經過狀態遞推器兩次重置仍可能未被檢測出來；如果選擇過大，則由于狀態遞推器隨時間增長會引起方差增大、精確性降低的問題，從而影響到雙狀態χ²檢驗的準確性，容易產生虛警。針對殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法各自的優點和存在的缺陷，有必要研究將兩者結合起來使用，達到取長補短、提高系統故障檢測準確性的目的。

發明內容

本發明的目的是在殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法的基礎上進一步提高慣性導航系統和GPS導航系統構成的組合導航系統故障檢測的準確性。本發明的技術解決方案為：在殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法的基礎上提出一種應用于組合導航系統的故障檢測方法，其特征在于該組合導航系統故障檢測方法中用到的殘差χ²檢驗法和雙狀態χ²檢驗法共同使用同一個卡爾曼濾波器，同時殘差χ²檢驗法的檢測結果決定了對雙狀態χ²檢驗法的兩個狀態遞推器的操作：當殘差χ²檢驗法檢測到組合導航系統故障時，則通過對控制開關的控制不允許卡爾曼濾波結果對雙狀態χ²檢驗法的兩個狀態遞推器進行狀態重置；反之，如果通過殘差χ²檢驗法檢測組合導航系統正常，則通過對控制開關的控制允許卡爾曼濾波結果對雙狀態χ²檢驗法的狀態遞推器進行狀態重置。組合導航系統最終的故障檢測結果由殘差χ²檢測法和雙狀態χ²檢測法的檢測結果共同決定。該方法有效地解決了殘差χ²檢驗法對軟故障不敏感的問題和雙狀態χ²檢驗法的兩個狀態遞推器易受污染的問題，具體步驟如下：

①采用殘差χ²檢驗法對組合導航系統進行故障檢測；