一种用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法

本发明涉及惯性导航系统，具体涉及一种用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法。

背景技术：

1、惯性导航系统能够自主地在全天候、全球范围内和任何介质环境里进行连续的定位定向，基于这些独特的优点使得它被选定为组合导航系统的主要子系统，并且组合导航系统认为其内部的惯性子系统始终可靠不会发生故障，一旦惯性导航系统发生故障，那么组合导航系统输出的导航信息必定会受到污染，因此组合导航的性能高度依赖于系统内惯性导航系统的可靠性。为了实现惯性导航的可靠性，可以使用两套及以上的惯性测量单元(inertial measurement unit,imu)构成冗余惯性导航系统，以冗余备份的方式通过实时故障检测与诊断提高惯性信息的可靠性。然而在目前的研究下使用两套imu抽成的二重冗余下惯性器件的故障可以被检测出来但是难以被诊断，缺乏可以直接应用于工程实践中的故障诊断方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法，能够定位到具体特定传感器的故障，有效提升了冗余惯性系统在两重冗余下的故障诊断能力。

2、本发明的用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法，计算惯性测量单元各器件输出值的离差；离差不为0对应的器件诊断为出现故障。

3、较优的，当存在器件噪声时，对两个惯性测量单元同一个轴向器件的离差进行比较，更大的离差对应的器件诊断为出现故障。

4、较优的，对离差数据进行降噪平滑后，再进行故障诊断。

5、较优的，采用指数滑动平均法对离差数据进行降噪平滑：

6、

7、其中，和分别为k时刻和k-1时刻惯性测量单元器件输出值的平滑离差，d(k)为k时刻惯性测量单元器件输出值的离差，w∈(0,1]表示衰减权重。

8、较优的，故障轴的诊断方法为：

9、

10、其中，i∈{1,2,3}表示发生故障的坐标轴；|| ||2表示欧几里得范数；为k时刻惯性测量单元器件奇偶向量的第a个分量；

11、故障惯性测量单元的诊断方法为：

12、

13、其中，j∈{1,2}表示发生故障的惯性测量单元，表示的第i个分量。

14、较优的，惯性测量单元的器件包括陀螺仪和加速度计。

15、有益效果：

16、本发明基于惯性测量单元器件输出值的离差一致性，实现故障的精确定位，诊断性能不依赖于检测算法，计算量小、存储数据少，便于实时应用。

技术特征：

1.一种用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法，其特征在于，计算惯性测量单元各器件输出值的离差；离差不为0对应的器件诊断为出现故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当存在器件噪声时，对两个惯性测量单元同一个轴向器件的离差进行比较，更大的离差对应的器件诊断为出现故障。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对离差数据进行降噪平滑后，再进行故障诊断。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用指数滑动平均法对离差数据进行降噪平滑：

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，故障轴的诊断方法为：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，惯性测量单元的器件包括陀螺仪和加速度计。

技术总结
本发明公开了一种用于双冗余惯性测量单元的故障诊断方法。使用本发明能够定位到具体特定传感器的故障，有效提升了冗余惯性系统在两重冗余下的故障诊断能力。本发明基于惯性测量单元器件输出值的离差一致性，通过计算惯性测量单元各器件输出值的离差，离差不为0或者是更大的离差对应的器件诊断为出现故障，实现故障的精确定位，诊断性能不依赖于检测算法，计算量小、存储数据少，便于实时应用。

技术研发人员：肖烜,卢建睿,李寒凌,邓志红
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17