[發明專利]一種冗余慣性測量系統故障檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 202110927683.5
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113532482B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 邵志浩;丁波;何健偉;杜鵬;徐婭;李申;楊易;許衛國;王佳麗;韓根森
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

本發明公開了一種冗余慣性測量系統的故障檢測方法，涉及慣性測量技術領域，其包括以下步驟：將至少有三正交兩斜置的測量裝置中任意三表進行組合，形成組合序列；計算該組合序列中每一組合的視加速度值或角速度值，生成計算值序列；將計算序列按照單個軸向計算值進行排序；根據設定的閾值，形成新計算值組合序列，記錄個數最多的新計算值組合序列對應的新脈沖組合序列；對三個軸向新脈沖組合序列進行與計算，得到輸出正常的脈沖組合序列；組合序列包含的單表為輸出正常，序列外為輸出異常。本發明提出的故障檢測方法簡單易執行；且故障檢測率高；本發明提出的方法中組合序列的計算可以采用硬件加速方式，有效減少計算時間。

技術領域

本發明涉及慣性測量技術領域，具體涉及一種冗余慣性測量系統故障檢測裝置及檢測方法。

背景技術

近年來，慣性測量組合逐漸成為飛行器、火箭等領域等高精度領域的核心設備，通常由陀螺、加速度計及相關處理電路組成，具備實時測量運載火箭沿三個箭體軸的視加速度以及繞箭體軸的角速度，將測量結果輸出給箭載計算機進行導航與姿態計算，實現對運載火箭的制導和穩定控制。

在實際使用中，受慣性器件生產工藝水平的限制，為了提高飛行可靠性，通常采用冗余設計，冗余方法就是當某個傳感器發生故障時，用來判定有傳感器失效并準確找出這個失效的傳感器，同時從正常的傳感器輸出中獲取正確的信息的設計，通常采用多表慣組或多慣組等冗余方式。相應的，冗余慣性測量組合的故障判斷就變成了冗余系統的關鍵問題。

在目前現有專利及論文中，冗余慣組故障的判斷主要有兩類方法：直接比較測量法和基于統計特性的極大似然估計法，現有的論文或專利多是基于上述兩類方法進行完善。然而，在實際工程應用之中，上述兩種方式或者是檢測場景受限、或者是模型不準確造成檢測效果不理想。

上述的冗余故障檢測方法都是在傳統箭載計算機算力有限的背景下產生的。隨著高性能計算機及可編程邏輯器件等硬件加速方法的成熟，這給故障檢測帶來充分的可行性。西北工業大學陳凱等人的《一種基于并行導航解算的冗余捷聯慣組故障檢測方法》結合奇偶向量和并行計算等進行故障檢測，但仍然存在故障檢測度低等情況。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明第一方面提供一種冗余慣性測量系統故障檢測方法，以解決相關技術中檢測率低且檢測花費時間過長的問題。

為達到以上目的，本發明提供了一種冗余慣性測量系統故障檢測裝置及檢測方法，其包括以下步驟：

獲取慣性測量系統輸出的脈沖數據，所述慣性測量系統包括至少五個測量裝置，其中三個處于正交位置，至少兩個測量裝置斜置設置；

將所有測量裝置中的任意三個測量裝置的脈沖數據進行組合生成初始脈沖組合序列，對所述初始脈沖組合序列中每一個組合進行計算后得到第一脈沖數據序列；

將所述第一脈沖數據序列的脈沖數據按X,Y,Z三個軸方向進行篩選，得到第二脈沖數據組合序列；

根據預先設定的閾值對所述第二脈沖數據組合序列進行篩選，得到X軸脈沖數據組合、Y軸脈沖數據組合以及Z軸脈沖數據組合；

對所述X軸脈沖數據組合、Y軸脈沖數據組合以及Z軸脈沖數據組合取交集得到第四脈沖數據組合序列；

位于所述第四脈沖數據組合序列NA之外的輸出數據均為故障測量裝置的輸出數據。

一些實施例中，所述根據預先設定的閾值對所述第二脈沖數據組合序列進行篩選，得到X軸脈沖數據組合、Y軸脈沖數據組合以及Z軸脈沖數據組合，包括：

根據預先設定的閾值ε分別對所述第二脈沖數據組合序列B中位于X軸、Y軸、Z軸三個方向上的數據進行篩選，得到第三脈沖數據組合序列C，所述第三脈沖數據組合序列C中每一個脈沖數據組合的最大值與最小值的差值均小于預設的閾值ε；