基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法

摘要

基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，针对冗余陀螺，根据陀螺构型，自主计算两个系数优化的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，判断陀螺故障。获知陀螺存在故障后，定位陀螺故障时，依次计算4个陀螺的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，结合对可疑陀螺的排除，定位陀螺故障。与现有技术相比，本发明方法给出了1个陀螺故障时，严格的故障判断与定位逻辑，无误判，漏判率较低；只需预置很少的参数，可在统一框架下适应所有冗余(5个及5个以上)陀螺构型，自主性强，计算量小。

主权项

基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于步骤如下：(1)在卫星上安装至少5个陀螺，根据陀螺构型计算陀螺安装矩阵R的零空间向量K；所述陀螺安装矩阵$R={\left[\begin{array}{ccccc}{O}_{\mathrm{gm}1}^T& O_{\mathrm{gm}2}^T& O_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right]}^T,$其中，O_gm1、O_gm2、O_gm3、O_gm4和O_gm5为任选的五个卫星上安装的陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；(2)根据陀螺安装矩阵R，计算矩阵M_Tmp，选择矩阵M_Tmp中与向量K夹角最大的列向量Kvn，并将Kvn正交化；(3)比较陀螺测量值在零空间向量K上的投影p1与阈值m₁的大小，比较陀螺测量值在向量Kvn上的投影p2与阈值m₂的大小，若p1>m₁或p2>m₂，则存在陀螺故障，转入步骤(4)；若p1≤m₁且p2≤m₂，则未发现陀螺故障，结束；(4)从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺，如果该4个陀螺是整体第一次被选取，则根据所述4个陀螺的安装矩阵，计算4个陀螺的零空间向量h，h＝[‑1 k₁ k₂ k₃]；如果该4个陀螺被整体选取过，则另外选取4个陀螺，如果从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺的所有可能均已经遍历，则结束；${\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]}^T=\mathrm{inv}\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gn}2}^T& O_{\mathrm{gn}3}^T& O_{\mathrm{gn}4}^T\end{array}\right]·O_{\mathrm{gn}1}^T;$O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4为所述从陀螺安装矩阵R对应的陀螺中依次选取4个陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；(5)计算陀螺测量值在零空间向量h上的投影p3，比较p3与阈值m₃的大小，若p3≥m₃，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺无故障，之后返回步骤(4)重新选取4个陀螺；若p3<m₃，判断h中元素的绝对值与阈值m₄的大小，若h中元素的绝对值都≥m₄，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若h中元素的绝对值<m₄，该元素对应的陀螺可能故障，若在之前计算中该陀螺故障可能性被排除，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若在之前计算中该陀螺故障可能性未排除，则该元素对应的陀螺与步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺置为可疑陀螺，返回(4)重新选取4个陀螺。