[發明專利]一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法及系統

在審

• 申請號: 202111110382.X
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113946462A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 徐鵬;何明;徐兵;劉錦濤;韓偉;羅玲
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法及系統，其方法包括獲取每個無人機的傳感器系統的當前輸出參數，并生成訓練樣本；對訓練樣本進行標準化處理，并基于主元分析進行降維處理；基于降維處理的訓練樣本判斷無人機的傳感器系統當前是否存在故障；若存在故障，則將當前輸出參數通過移動窗口法構建測試樣本；對測試樣本進行標準化處理，并基于主元分析進行降維處理；基于降維處理的測試樣本再次判斷無人機的傳感器系統當前是否存在故障；若存在故障，則對測試樣本進行重構，并基于重構值查找故障的傳感器；將重構值作為故障的傳感器的輸出參數，從而實現軟維修；本發明能夠實現無人機集群的傳感器系統故障檢測及軟維修的問題。

技術領域

本發明涉及一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法及系統，屬于無人機集群技術領域。

背景技術

無人機集群涉及復雜系統的研究對象范疇，廣泛應用于農業灌溉、工業生產、戰場監視等諸多領域。如何提高集群的安全性、可靠性、穩定性也是當前無人機集群發展過程中越來越需要考慮的關鍵問題。無人機個體中包括GPS、IMU、高度計、磁力計、ADS(空氣數據系統)等核心傳感器，其底層架構如圖1所示。

無人機集群可以理解為一個復雜的多傳感器系統。在多傳感器系統中，為提高系統運行的可靠性，通常采用硬件冗余法來提高系統的可靠性。但在無人機系統中，為節約重量，無法容納冗余傳感器。但無人機集群中，各無人機個體間由于具有相似的移動方式，通常各無人機間相同傳感器往往具有很強的相關性。對于飛機等大型設備，采用定期維護的方法對傳感器進行校準或維護，替換性能下降明顯或已經發生故障的傳感器。但是小型無人機各傳感器及相關電路的故障并不明顯，很難通過肉眼發現故障，定期維護系統或更換器件還需要大量的人力財力，在維修矯正時存在大量非必要維修，造成很多資源的浪費。

為了解決上述問題，本申請提出了一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法及系統。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法及系統，解決無人機各傳感器及相關電路的故障并不明顯，很難通過肉眼發現故障，定期維護系統或更換器件還需要大量的人力財力，在維修矯正時存在大量非必要維修，造成很多資源的浪費的問題。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種無人機集群的傳感器系統故障處理方法，包括：

獲取每個無人機的傳感器系統的當前輸出參數，并生成訓練樣本；

對訓練樣本進行標準化處理，并基于主元分析進行降維處理；

基于降維處理的訓練樣本判斷無人機的傳感器系統當前是否存在故障；

若存在故障，則將當前輸出參數通過移動窗口法構建測試樣本；

對測試樣本進行標準化處理，并基于主元分析進行降維處理；

基于降維處理的測試樣本再次判斷無人機的傳感器系統當前是否存在故障；

若存在故障，則對測試樣本進行重構，并基于重構值查找故障的傳感器；

將重構值作為故障的傳感器的輸出參數，從而實現故障傳感器的軟維修。

優選的，所述獲取每個無人機的傳感器系統的當前輸出參數，并生成訓練樣本包括：

獲取無人機的傳感器系統正常工作時，每個傳感器的輸出參數；

以傳感器的輸出參數的數量作為行數，傳感器的數量作為列數生成訓練樣本。

優選的，所述對訓練樣本進行標準化處理，并基于主元分析進行降維處理包括：

對訓練樣本進行標準化處理：