[发明专利]一种基于冗余的惯导自检测系统

说明书

本发明公开了一种基于冗余的惯导自检测系统，该系统包括传感器冗余、传感器数据检测、惯性算法冗余和基于残差平方和的投票选择机制四个步骤：传感器冗余选用三款不同类型的惯性传感器互为冗余；传感器数据检测又分为自检与互检两个过程；惯导算法冗余是在使用同组有效传感器测量值的情况下，采用两种或以上惯导解算算法实现惯导解算的过程；基于残差平方和的投票选择机制首先对两套惯导算法解算变量分别求取差值，并计算差值平方和。本发明的方式既能解决硬件损坏导致的惯导解算异常，也能通过多冗余算法获取多组解算结果，再通过投票选择机制判定飞控的健康状态，极大程度的提高了惯性导航系统的稳定性。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及传感器冗余、惯导算法冗余以及基于残差平方和的投票选择机制的用于惯导解算系统的自检测系统。

背景技术

惯性导航是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。

目前，惯导可分为两大类：平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于，前者有实体的物理平台，陀螺加速度计置于由陀螺稳定的平台上，该平台跟踪导航坐标系，以实现速度和位置解算，姿态数据直接取自于平台的环架；在捷联式惯导中，陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成，它的姿态数据是通过计算得到的。惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此长射程的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。比如中距空空弹中段采用捷联式惯导+指令修正，JDAM采用自主式的卫星定位/惯性导航组合(GPS/INS)，战斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技术，多数运载火箭采用平台式惯导等。

惯导系统的机制目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式，根据环境和精度要求的不同，广泛的应用在航空、航天、航海和陆地机动的各个方面。从原理上来说，惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的3个转动运动；3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据，控制显示器显示各种导航参数。

惯性导航系统经常会由于硬件损坏而造成惯导解算异常，无法有效及时解除，不易判定飞控的健康状态，造成惯性导航系统的稳定性相对较低。因此，我们需要提出一种可以提高惯性导航系统稳定性的基于冗余的惯导自检测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于冗余的惯导自检测系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中硬件损坏造成惯性解算异常，无法有效及时解除，从而不易判定飞控健康状态的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于冗余的惯导自检测系统，该系统包括传感器冗余、传感器数据检测、惯性算法冗余和基于残差平方和的投票选择机制四个步骤，其中：

S1、传感器冗余：选用三款不同类型的惯性传感器互为冗余，不同类型的传感器具有不同的特性，避免因为同一传感器特性导致传感器异常；

S2、传感器数据检测：该检测又分为自检与互检两个过程，自检包括传感器有效输出检测以及测量阈值检测；互检则是多个传感器之间的检测，基于投票选择的方式，以少数服从多数的原则判断主传感器数据是否正常，如果发生异常，则使用冗余传感器数据；

S3、惯导算法冗余：算法冗余机制是在使用同组有效传感器测量值的情况下，采用两种或以上惯导解算算法实现惯导解算的过程，采用该方式是为了避免因解算算法发散或其他原因导致的算法异常，极大的提高了惯导系统的稳定性；