惯性测量系统多传感器冗余方法

摘要

惯性测量系统多传感器冗余方法，通过多传感器输出的多个测量值，计算惯性测量系统的输出结果以及输出结果在各个传感器上的投影值，根据各个传感器输出值计算其与投影值差的绝对值并排序，根据差的绝对值的最大值与预先设定精度偏差阈值进行迭代判断，直至判定出正确的失效传感器，惯性测量系统输出结果为剩余传感器的计算结果。相比奇偶向量算法实现的惯性测量系统多传感器冗余方法，本发明实现了多传感器冗余的惯性测量系统独立自主判定失效传感器问题，不依靠前序数据也不依靠后续数据，不仅能够准确判别出故障的传感器，而且能判别出偶尔失效或者输出精度要求不满足设计要求的传感器，增加了惯性测量系统的可靠性和输出精度。

主权项

惯性测量系统多传感器冗余方法，其特征在于步骤如下：(1)对惯性测量系统各传感器从1到M进行编码，基于该编码获得惯性测量系统传感器的输出数据向量DATA、投影阵H、故障传感器阵error_gro以及失效次数阵error_num，DATA为M维行向量，H为M×3的矩阵，M为传感器总数量，M>4，H中每一行元素为惯性测量系统X、Y、Z轴在对应传感器方向上的投影，故障传感器阵error_gro中的元素为故障传感器的编码，error_gro为error_size维的行向量，error_size为error_gro的元素个数，error_num为M维行向量，其中的每个元素为对应传感器的连续失效次数；(2)惯性测量系统实时判断error_size的大小，如果error_size大于0，进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；(3)根据故障传感器阵中的传感器编码，将DATA中对应于上述传感器编码的数据清零，将H中对应于上述传感器编码的行元素清零，进入步骤(4)；(4)根据传感器的输出数据向量DATA和投影阵H计算惯性测量系统输出数据，进入步骤(5)；(5)根据投影阵H和步骤(4)得到的惯性测量系统输出数据计算惯性测量系统输出数据在各个传感器上的投影值，进入步骤(6)；(6)计算各个传感器上的投影值与对应传感器输出值差值的绝对值，并对其从小到大排序，进入步骤(7)；(7)判断绝对值的最大值是否大于预先设定的精度阈值，如果大于，进入步骤(8)；否则，将失效次数阵error_num中的元素清零，进入步骤(14)；(8)判定第一次排序后的第n个传感器失效，设失效传感器的编码为k，设定传感器的输出数据备份向量为DATA1，备份投影阵为H1，DATA1＝DATA，H1＝H，将DATA1中编码为k的传感器输出数据清零，将H1中编码为k的行元素清零，进入步骤(9)，n的初值为M；(9)根据传感器的输出数据备份向量DATA1和备份投影阵H1计算并更新惯性测量系统输出数据，进入步骤(10)；(10)根据备份投影阵H1和步骤(9)得到的惯性测量系统输出数据计算惯性导航数据在各个传感器上的投影值，进入步骤(11)；(11)计算各个传感器上的投影值与对应传感器输出值差值的绝对值，并对其从小到大排序，进入步骤(12)；(12)判断差值绝对值的最大值是否大于预先设定的精度阈值，如果大于，则n＝n‑1，进入步骤(8)；否则，error_num(k)加1，进入步骤(13)；(13)判断error_num(k)是否小于传感器故障阈值，如果小于，则直接进入步骤(14)；否则，认为编码为k的传感器故障，将k加入到故障传感器阵中，进入步骤(14)；(14)将惯性测量系统输出数据输出。