分布式传感器网络故障检测方法
【专利摘要】一种分布式传感器网络故障检测方法，属于分布式传感器网络故障检测领域。该方法通过建立双节点模型，检测陀螺故障，采用奇偶方程检测法，列出陀螺的奇偶检测方程及真值表，并进行故障隔离，将输出值进行融合；检测完陀螺故障之后，分析加速度计输出，对加速度计的输出测量值进行补偿，将与陀螺输出量耦合部分补偿掉，简化加速度计的奇偶检测方程；对检测方程不能识别的3个及以上陀螺或加速度计出现故障的情况进行讨论，对出现的故障进行识别。本发明对分布式传感器网络有很好的故障检测能力。
【专利说明】分布式传感器网络故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分布式传感器网络故障检测方法，属于分布式传感器网络故障检测领域。
【背景技术】
[0002]分布式传感器网络结构，具有相同或不同性能、功能的多个传感器系统分布式的配置在载体的不同空间位置，各节点代表单个传感器系统的位置，由惯性测量单元(MU)组件和微处理器模块组成，共同构成完全的分布式传感器网络结构，如图1所示。各节点可以与其它节点进行通信，各个节点的信息在网络结构中共享。位于载体重心的节点作为主节点，其它位置的节点作为子节点。主节点的信息融合算法提供导航状态信息和惯性状态向量，子节点的信息融合算法提供局部状态向量信息。
[0003]分布式传感器网络各节点的MU组件测量其局部状态，但由于载体的整体结构，各节点的测量和估计信息并不是完全独立的，而是相关的。通过节点的旋转和平移转换，可以将各节点信息进行转换。根据各节点的关系，可以充分利用传感器网络的测量信息，来检测或隔离系统故障等，将大大提高导航系统的性能及故障容错能力。
[0004]目前已有的故障检测方法很多，但大部分都是针对无线传感器网络提出的，要应用到惯性传感器网络中就需要进行改造。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了一种分布式传感器网络故障检测方法，对分布式传感器网络有很好的故障检测能力，实现过程简单，有很好的适用性。
[0006]本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
[0007]一种分布式传感器网络故障检测方法，包括如下步骤:
[0008](I)建立双节点模型，检测陀螺故障，采用奇偶方程检测法，列出陀螺的奇偶检测方程及真值表，并进行故障隔离，将输出值进行融合；
[0009](2)检测完陀螺故障之后，分析加速度计输出，对加速度计的输出测量值进行补偿，将与陀螺输出量耦合部分补偿掉，简化加速度计的奇偶检测方程；
[0010](3)对检测方程不能识别的3个及以上陀螺或加速度计出现故障的情况进行讨论，对出现的故障进行识别。
[0011]本发明的有益效果如下:
[0012]1、物理概念明显，当某个节点的陀螺或加速度计出现故障时，相应的奇偶检测方程就不满足。
[0013]2、处理形式简单，不需要对量测噪声作任何假设，量测过程中不需要增加其他如滤波环节等，检测过程计算量和计算时间减少。
[0014]3、在检测结果上，建立的双节点模型能够分析出3个及3个以上陀螺或加速度计出现故障的情况。【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为分布式传感器网络结构示意图。
[0016]图2 (a)为子节点IMU安装示意图；图2 (b)为转动坐标系关系示意图。
[0017]图3分布式传感器网络故障检测示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
[0019]基于反馈式双节点的分布式传感器网络故障检测
[0020]分布式传感器网络双节点结构
[0021]常规惯性测量单元(MU)中，通常将三个单自由度陀螺和单轴加速度计的测量轴沿着机体系的三个测量轴安装，其原点与机体系原点相重合，为飞行器质心。
[0022]现建立模型，由两组传感器节点构成的分布式系统，为简化讨论，假定其中一组惯性测量单元(MU)安装在飞行器质心，其安装坐标系与机体系重合。另一组惯性测量单元(MU)测量轴不与机体系三个坐标轴重合，其原点也不在飞行器质心。子节点MU安装如图2 (a)所示。
[0023]图2 Ca)中，OXYZ为惯性坐标系，ObXbYbZb为机体坐标系，Ob为飞行器的质心，主节点IMU安装在点Ob处，OpXpYpZp为子节点IMU的安装坐标系，子节点IMU安装在点Op处，rp为子节点MU位置偏离飞行器质心的距离。从机体坐标系ObXbYbZb到子节点IMU的安装坐标系OpXpYpZp的过程可以分解为两个步骤:首先从机体坐标系ObXbYbZb旋转至Ob, Xb, Yb, Zb,系，Ob, Xb, Yb, Zb,系为旋转过程中的辅助坐标系，再将Ob, Xb, Yb, Zb,系平移至子节点MU的安装坐标系OpXpYpZp。通过角度旋转和位置平移，得到子节点MU输出与主节点MU输出之间的关系如下:
[0024]
【权利要求】
1.一种分布式传感器网络故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)建立双节点模型，检测陀螺故障，采用奇偶方程检测法，列出陀螺的奇偶检测方程及真值表，并进行故障隔离，将输出值进行融合； (2)检测完陀螺故障之后，分析加速度计输出，对加速度计的输出测量值进行补偿，将与陀螺输出量耦合部分补偿掉，简化加速度计的奇偶检测方程； (3)对检测方程不能识别的3个及以上陀螺或加速度计出现故障的情况进行讨论，对出现的故障进行识别。
【文档编号】H04W24/04GK103581970SQ201210255446
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】华冰, 杨镜, 刘海颖, 郁丰, 康国华 申请人:南京航空航天大学