[发明专利]一种应用于组合导航系统的故障检测方法

说明书

本发明公开一种应用于组合导航系统的故障检测方法，该方法中残差χ²检验法和双状态χ²检验法并行工作且共用同一个卡尔曼滤波器，同时残差χ²检验法的检测结果决定了对双状态χ²检验法的两个状态递推器的操作：当残差χ²检验法检测到组合导航系统故障时，则通过控制开关K₀使卡尔曼滤波结果不对两个状态递推器进行状态重置；反之，如果残差χ²检验法检测系统正常，则允许卡尔曼滤波结果对状态递推器进行状态重置，从而有效地解决了残差χ²检验法对软故障不敏感的问题和双状态χ²检验法的两个状态递推器易受污染的问题。组合导航系统故障诊断结果由残差χ²检测法和双状态χ²检测法共同决定，提高了系统故障诊断的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及的是一种应用于组合导航系统的故障检测方法，属于组合导航系统故障检测领域。

背景技术

随着现代电子技术的不断发展，各类工程系统的复杂程度也越来越高，系统的可靠性和安全性受到越来越多的重视，故障检测技术已经成为保障各系统可靠性工作的重要措施。惯性导航系统和GPS导航系统具有信息冗余、优势互补的特点，因此将两者通过不同方式的组合可以实现取长补短、提高精度和可靠性的目的。惯性导航系统和GPS导航系统构成的组合导航系统在各领域得到了越来越广泛地应用。组合导航系统的故障检测是提高组合导航系统可靠性的重要途径。其中，常用的故障检测方法包括残差χ²检验法和双状态χ²检验法。

采用残差χ²检验法很难检测组合导航系统的软故障，而对于系统硬故障的检测效果要好的多。双状态χ²检验法能够有效的解决状态递推器误差逐渐扩大的问题，但两个状态递推器交替工作的时间间隔的选择非常重要，如果选择过小，则在系统发生故障时，经过状态递推器两次重置仍可能未被检测出来；如果选择过大，则由于状态递推器随时间增长会引起方差增大、精确性降低的问题，从而影响到双状态χ²检验的准确性，容易产生虚警。针对残差χ²检验法和双状态χ²检验法各自的优点和存在的缺陷，有必要研究将两者结合起来使用，达到取长补短、提高系统故障检测准确性的目的。

发明内容

本发明的目的是在残差χ²检验法和双状态χ²检验法的基础上进一步提高惯性导航系统和GPS导航系统构成的组合导航系统故障检测的准确性。本发明的技术解决方案为：在残差χ²检验法和双状态χ²检验法的基础上提出一种应用于组合导航系统的故障检测方法，其特征在于该组合导航系统故障检测方法中用到的残差χ²检验法和双状态χ²检验法共同使用同一个卡尔曼滤波器，同时残差χ²检验法的检测结果决定了对双状态χ²检验法的两个状态递推器的操作：当残差χ²检验法检测到组合导航系统故障时，则通过对控制开关的控制不允许卡尔曼滤波结果对双状态χ²检验法的两个状态递推器进行状态重置；反之，如果通过残差χ²检验法检测组合导航系统正常，则通过对控制开关的控制允许卡尔曼滤波结果对双状态χ²检验法的状态递推器进行状态重置。组合导航系统最终的故障检测结果由残差χ²检测法和双状态χ²检测法的检测结果共同决定。该方法有效地解决了残差χ²检验法对软故障不敏感的问题和双状态χ²检验法的两个状态递推器易受污染的问题，具体步骤如下：

①采用残差χ²检验法对组合导航系统进行故障检测；