多余度導(dǎo)航系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)管理算法研究.pdf

1、導(dǎo)航系統(tǒng)是無人飛行器最為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，其精度和可靠性關(guān)系到控制指令的執(zhí)行和飛行的安全，因此一般高可靠性要求的無人機(jī)都配置多余度導(dǎo)航系統(tǒng)。而在多余度導(dǎo)航系統(tǒng)中，同一導(dǎo)航信號(hào)存在著多個(gè)信號(hào)來源，為了確保導(dǎo)航信號(hào)的唯一性和高可靠性，必須對各余度信號(hào)進(jìn)行容錯(cuò)重構(gòu)管理，以提高導(dǎo)航信息的可靠性和準(zhǔn)確性，故多余度導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯(cuò)重構(gòu)管理算法是無人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對無人機(jī)多余度導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)建、導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯(cuò)重構(gòu)管理算法以及系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)方案等方面

2、的工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)闡述了以SINS/GNSS/ADS(捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)/大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng))為核心的組合導(dǎo)航系統(tǒng)及其相關(guān)理論，對各個(gè)導(dǎo)航子系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，針對SINS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真，并在各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對SINS/GNSS/ADS組合導(dǎo)航子系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真。
　　(2)針對硬件余度成本高的問題，提出導(dǎo)航系統(tǒng)的解析余度。從飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程入手，利用解析余

3、度技術(shù)，構(gòu)造導(dǎo)航傳感器信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航解算，構(gòu)建和真實(shí)導(dǎo)航設(shè)備平行的解析余度。解析信號(hào)和硬件設(shè)備信號(hào)一起參與容錯(cuò)重構(gòu)管理，不僅為故障檢測提供了參照依據(jù)，還可以間接延長系統(tǒng)工作時(shí)間。
　　(3)研究了導(dǎo)航系統(tǒng)中常用的容錯(cuò)重構(gòu)算法。從故障檢測和多余度信號(hào)表決兩個(gè)方向?qū)θ蒎e(cuò)重構(gòu)算法進(jìn)行分析；并在前人研究的基礎(chǔ)上，基于奇偶檢測法和導(dǎo)航信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，提出一種改進(jìn)的容錯(cuò)重構(gòu)算法。利用多余度導(dǎo)航信號(hào)間差值的統(tǒng)計(jì)信息，結(jié)合自檢測和互檢測實(shí)現(xiàn)信號(hào)的故

4、障檢測，進(jìn)而隔離故障信號(hào)，并采用基于統(tǒng)計(jì)信息的加權(quán)平均表決法完成表決值信號(hào)的優(yōu)選和重構(gòu)。
　　(4)結(jié)合硬件余度和解析余度，對多余度導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了部署；并利用改進(jìn)的容錯(cuò)重構(gòu)算法進(jìn)行多余度導(dǎo)航信號(hào)的管理。最后，對多余度導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真。
　　最終的仿真結(jié)果證明了本文的多余度導(dǎo)航系統(tǒng)具有很好的容錯(cuò)重構(gòu)能力。其中的容錯(cuò)重構(gòu)管理算法能夠很好的檢測出三余度系統(tǒng)的一次故障和二次故障，改進(jìn)的多余度表決方法也能夠極大地使重構(gòu)信號(hào)