[發(fā)明專利]基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)完好性監(jiān)測方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210286124.1 | 申請日: | 2012-08-13 |
| 公開(公告)號: | CN102819030A | 公開(公告)日: | 2012-12-12 |
| 發(fā)明(設計)人: | 劉海穎;錢穎紅;葉偉松;華冰;陳志明;許蕾 | 申請(專利權)人: | 南京航空航天大學 |
| 主分類號: | G01S19/48 | 分類號: | G01S19/48;G01S19/23;G01C25/00 |
| 代理公司: | 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人: | 艾中蘭 |
| 地址: | 210016 江*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 分布式 傳感器 網(wǎng)絡 導航系統(tǒng) 完好 監(jiān)測 方法 | ||
1.一種基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)完好性監(jiān)測方法,其特征在于:采用傳感器級的完好性監(jiān)測處理(11)和系統(tǒng)級的完好性監(jiān)測處理(22)的分級處理方式,對基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)進行完好性監(jiān)測;其中,基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)包括GNSS接收機、k個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點,k為自然數(shù),各個網(wǎng)絡節(jié)點具有相同的性能或者不同的性能,在導航處理中均共享其它網(wǎng)絡節(jié)點的信息進行信息融合,其中一個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點還與GNSS接收機的信息融合,具有更高的導航性能,作為主節(jié)點;完好性監(jiān)測與導航解算的處理步驟如下:
1)在傳感器級完好性監(jiān)測階段,對GNSS接收機采用RAIM法進行完好性監(jiān)測,將k個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點的測量信息分別發(fā)送到k個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點的FDI處理單元進行故障檢測與隔離處理;
2)經(jīng)過k個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點的FDI處理單元處理后的慣性信息,分別輸入到k個慣性測量融合單元中,對經(jīng)過傳感器級完好性監(jiān)測的SRIMU的慣性信息進行融合處理,得到相對于三軸正交坐標系的計算慣性信息;
3)將k個慣性測量融合處理后的計算慣性信息,輸入k個局部KF中,進行局部導航信息解算;其中,各個局部KF接收所有共享的慣性測量融合信息;主節(jié)點的局部KF中,還融合經(jīng)過RAIM監(jiān)測后的GNSS接收機信息,比其它濾波器的導航解算具有更高的性能;
4)將k個局部KF的新息輸入到系統(tǒng)級完好性監(jiān)測處理單元(22)中,采用基于新息處理的完好性監(jiān)測方法,進行導航系統(tǒng)的系統(tǒng)級完好性監(jiān)測,并將完好性信息發(fā)送到k個局部導航狀態(tài)更新單元中;
5)最后,k個局部導航狀態(tài)更新單元,接收k個局部KF的相同類型的導航狀態(tài)信息,進行融合處理,得到最終的更新的導航信息;在該k個局部導航狀態(tài)更新單元中,根據(jù)系統(tǒng)級完好性監(jiān)測處理提供的完好性信息,如果某個局部KF存在故障,則在融合處理中剔除該局部KF的導航狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)完好性監(jiān)測方法,其特征在于,所述的傳感器級完好性監(jiān)測處理(11)中,假設其第a個SRIMU網(wǎng)絡節(jié)點由n個慣性傳感器通過斜裝的冗余配置構成,其中,???????????????????????????????????????????????,n為自然數(shù),且n>3,SRIMU的完好性監(jiān)測處理步驟包括:
2-1)斜裝冗余慣性測量單元的n個傳感器信息,首先發(fā)送到基于MW-PV法的故障檢測處理單元中,建立觀測方程,依次計算奇偶向量、檢測統(tǒng)計量、檢測閥值,對n個傳感器的故障進行檢測,有效地檢測階躍故障;接著采用移動窗口處理,有效地檢測斜坡故障;當檢測到故障時,進一步將測量信息發(fā)送到基于MW-PV法與小波分析法的綜合故障診斷隔離處理單元中,根據(jù)奇偶向量和移動窗口處理,分別診斷出階躍故障或者斜坡故障,對故障信號進行隔離,并在觀測方程中剔除故障傳感器信息,重新建構觀測方程;
2-2)當?shù)?個故障出現(xiàn)時,按照步驟2-1),由觀測方程計算得到n-3維奇偶向量,根據(jù)該n-3維奇偶向量可以有效的檢測階躍故障,進一步采用移動窗口處理,有效地檢測斜坡故障;當檢測到故障時,進一步根據(jù)該n-3維奇偶向量和移動窗口處理,分別診斷出階躍故障或者斜坡故障,對故障信號進行隔離,在觀測方程中剔除故障傳感器信息,重新建構觀測方程;
2-3)當?shù)?個故障出現(xiàn)時,由觀測方程計算得到n-4維奇偶向量,與步驟2-2)類似,直接由n-4維奇偶向量檢測和隔離階躍故障,由移動窗口處理進一步檢測和隔離斜坡故障;
2-3)當?shù)?個故障,以及后續(xù)的故障出現(xiàn)時,依次采用類似的方法進行故障檢測和隔離;
2-4)當?shù)趎-3個故障出現(xiàn)時,此時的奇偶向量只有1維,當檢測到故障時,在故障診斷隔離處理中,采用離散小波變換法來診斷故障并進行隔離。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于分布式傳感器網(wǎng)絡的導航系統(tǒng)完好性監(jiān)測方法,其特征在于,所述的系統(tǒng)級完好性監(jiān)測處理(22)中,基于分布式導航系統(tǒng)的各個局部KF濾波器的新息處理進行完好性監(jiān)測,處理步驟包括:
3-1)將經(jīng)過慣性測量融合處理得到的k組計算慣性測量信息,輸入到k個局部KF中進行局部信息融合處理,采用差分濾波的方式,每個局部KF中的觀測信息為所有k組計算慣性測量信息的差分處理,所述主節(jié)點的局部KF的觀測量中還融合了GNSS偽距信息;
3-2)在k個局部KF解算過程中,將它們的新息發(fā)送到基于新息處理的完好性監(jiān)測單元中;首先根據(jù)濾波新息的殘差檢驗進行階躍故障檢測;如果未檢測到故障,則進一步采用新息移動窗口法進行斜坡故障檢測;當兩種完好性檢測都通過時,認為該局部KF的結果是可信的,否則表明該局部KF出現(xiàn)故障;
3-3)將基于新息處理的完好性監(jiān)測得到的完好性信息,輸入到基于局部信息融合濾波器的局部導航狀態(tài)更新單元中,進一步融合k個局部KF的相同類型的局部導航信息,提高各個網(wǎng)絡節(jié)點的導航性能;當某個局部KF的新息不滿足完好性要求時,在局部信息融合濾波器中對其進行隔離。
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