多余度導航系統(tǒng)容錯重構(gòu)管理算法研究.pdf

1、導航系統(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都配置多余度導航系統(tǒng)。而在多余度導航系統(tǒng)中，同一導航信號存在著多個信號來源，為了確保導航信號的唯一性和高可靠性，必須對各余度信號進行容錯重構(gòu)管理，以提高導航信息的可靠性和準確性，故多余度導航系統(tǒng)的容錯重構(gòu)管理算法是無人機的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對無人機多余度導航系統(tǒng)的構(gòu)建、導航系統(tǒng)的容錯重構(gòu)管理算法以及系統(tǒng)容錯重構(gòu)方案等方面

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

3、度技術(shù)，構(gòu)造導航傳感器信號進行導航解算，構(gòu)建和真實導航設備平行的解析余度。解析信號和硬件設備信號一起參與容錯重構(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)工作時間。
　　(3)研究了導航系統(tǒng)中常用的容錯重構(gòu)算法。從故障檢測和多余度信號表決兩個方向?qū)θ蒎e重構(gòu)算法進行分析；并在前人研究的基礎(chǔ)上，基于奇偶檢測法和導航信號的統(tǒng)計特性，提出一種改進的容錯重構(gòu)算法。利用多余度導航信號間差值的統(tǒng)計信息，結(jié)合自檢測和互檢測實現(xiàn)信號的故

4、障檢測，進而隔離故障信號，并采用基于統(tǒng)計信息的加權(quán)平均表決法完成表決值信號的優(yōu)選和重構(gòu)。
　　(4)結(jié)合硬件余度和解析余度，對多余度導航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了部署；并利用改進的容錯重構(gòu)算法進行多余度導航信號的管理。最后，對多余度導航系統(tǒng)進行了建模仿真。
　　最終的仿真結(jié)果證明了本文的多余度導航系統(tǒng)具有很好的容錯重構(gòu)能力。其中的容錯重構(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，改進的多余度表決方法也能夠極大地使重構(gòu)信號