一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法
2023-05-11 23:09:11
一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法
【專利摘要】本發明屬於慣性導航【技術領域】，具體涉及一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法。本發明的方法包括以下步驟：底層慣導故障檢測、導航軟體內故障檢測和接口控制軟體內故障檢測。本發明的方法解決了現有技術中的雙冗餘慣導系統故障檢測方法檢測效率低、難以定位具體故障器件的技術問題；能夠對局部基準中的兩套慣導系統的慣性器件及關鍵信號進行實時檢測，檢測效率高，能夠準確定位故障器件，為局部基準正常工作提供保障。
【專利說明】一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於慣性導航【技術領域】，具體涉及一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法。
【背景技術】
[0002]現代航空航天事業中，導航和制導系統的可靠性是武器系統可靠性的「短板」，如何提高慣性導航系統的可靠性一直是武器系統工程應用中的一個難題。
[0003]提高慣性導航系統的可靠性通常採用以下兩種方法:一是提高系統關鍵部件加速度計和陀螺的可靠性；二是採用冗餘設計，通過增加冗餘傳感器來構建高可靠性的系統。上述兩種方法中，提高單個加速度計、陀螺儀的可靠性是最根本的方法，但由於技術水平以及經費等因素的限制，很難單純通過提高慣性元件性能來增強慣導系統可靠性；而通過冗餘技術來提高慣導系統的可靠性是既經濟又切實可行的技術手段。
[0004]目前國內外採用的冗餘技術多為系統級冗餘，即採用二套或二套以上的慣導系統互為熱備份的方案，當某一套慣導系統發生故障，則直接切換輸出另一套慣導系統的導航信息。系統級冗餘具有可靠性高、控制靈活、便於實現不同類型信息綜合利用等優點，現已廣泛應用於載人航天、深空探測、軍民用航空等工作時間極長、安全性要求極高的場合。
[0005]現有技術中的多冗餘慣導系統故障檢測方法檢測效率低、難以定位具體故障器件。
【發明內容】
[0006]本發明需要解決的技術問題為:現有技術中的雙冗餘慣導系統故障檢測方法檢測效率低、難以定位具體故障器件。
[0007]本發明的技術方案如下所述:
[0008]一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:包括以下步驟:步驟1.底層慣導故障檢測；步驟2.導航軟體內故障檢測；步驟3.接口控制軟體內故障檢測。
[0009]步驟I包括以下步驟:
[0010]分別在局部基準的兩套單慣導系統的預處理軟體內進行MU慣性測量組件故障檢測:若兩套慣導系統檢測結果均正常，則進行步驟2，繼續正常工作流程；若一套慣導系統發生故障，則切換輸出檢測結果正常的另一套慣導系統的導航數據；若兩套慣導系統均發生故障，則轉發輸出主基準數據。
[0011]所述IMU慣性測量組件故障檢測的檢測內容包括以下六個方面:
[0012]a)三個方向雷射陀螺的溫度是否正常；
[0013]b)三個方向雷射陀螺的機抖信號是否正常；
[0014]c)三個方向雷射陀螺的啟輝信號是否正常；
[0015]d)三個方向雷射陀螺的和頻信號是否正常；
[0016]e)三個方向石英撓性加速度計的溫度是否正常；[0017]f)三個方向石英撓性加速度計的原始脈衝信號是否正常。
[0018]步驟2包括以下步驟:
[0019]局部基準中，每一套單慣導系統的IMU慣性測量組件將陀螺和加速度計原始脈衝值輸出至其對應的導航軟體中，在導航軟體內對進行導航結果檢測:若兩套慣導系統檢測結果均正常，則進行步驟3，繼續正常工作流程；若一套慣導系統發生故障，則切換輸出檢測結果正常的另一套慣導系統的導航數據；若兩套慣導系統均發生故障，則轉發輸出主基準數據。
[0020]所述導航結果檢測的檢測內容包括以下八個方面:
[0021]a) INTO中斷是否超時；
[0022]b) FLASH讀寫是否異常；
[0023]c)初始化裝訂是否失敗；
[0024]d)硬體初始化是否失敗；
[0025]e)三個方向的加速度是否超差:
[0026]依據下式對X、y、z三個方向上的石英撓性加速度計輸出的加速度上限值進行判斷，若加速度超差，則系統故障:
【權利要求】
1.一種雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:包括以下步驟:步驟1.底層慣導故障檢測；步驟2.導航軟體內故障檢測；步驟3.接口控制軟體內故障檢測。
2.根據權利要求1所述的雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:步驟I包括以下步驟: 分別在局部基準的兩套單慣導系統的預處理軟體內進行MU慣性測量組件故障檢測:若兩套慣導系統檢測結果均正常，則進行步驟2，繼續正常工作流程；若一套慣導系統發生故障，則切換輸出檢測結果正常的另一套慣導系統的導航數據；若兩套慣導系統均發生故障，則轉發輸出主基準數據。
3.根據權利要求2所述的雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:步驟I中，所述MU慣性測量組件故障檢測的檢測內容包括以下六個方面: a)三個方向雷射陀螺的溫度是否正常； b)三個方向雷射陀螺的機抖信號是否正常； c)三個方向雷射陀螺的啟輝信號是否正常； d)三個方向雷射陀螺的和頻信號是否正常； e)三個方向石英撓性加速度計的溫度是否正常； f)三個方向石英撓性加速度計的原始脈衝信號是否正常。
4.根據權利要求1或2所述的雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:步驟2包括以下步驟:. 局部基準中，每一套單慣導系統的IMU慣性測量組件將陀螺和加速度計原始脈衝值輸出至其對應的導航軟體中，在導航軟體內對進行導航結果檢測:若兩套慣導系統檢測結果均正常，則進行步驟3，繼續正常工作流程；若一套慣導系統發生故障，則切換輸出檢測結果正常的另一套慣導系統的導航數據；若兩套慣導系統均發生故障，則轉發輸出主基準數據。
5.根據權利要求4所述的雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:步驟2中，所述導航結果檢測的檢測內容包括以下八個方面: a)INTO中斷是否超時； b)FLASH讀寫是否異常； c)初始化裝訂是否失敗； d)硬體初始化是否失敗； e)二個方向的加速度是否超差: 依據下式對X、y、z三個方向上的石英撓性加速度計輸出的加速度上限值進行判斷，若加速度超差，則系統故障: {\Ax\<5g
\ \M < 6 尺 U^l < Sg 式中， Ax、Ay、Az依次為x、y、z方向的石英撓性加速度計輸出加速度； g為重力加速度；f)二個方向的角速度是否超差: 依據下式對X、1、Z三個方向上的雷射陀螺輸出的角速度上限值進行判斷，若角速度超差，則系統故障:|
6.根據權利要求4所述的雙冗餘慣導系統快速故障檢測方法，其特徵在於:步驟3包括以下步驟: 步驟3.1.慣性誤差估計咔方檢測 建立觀測方程:
Z = H.X+v
【文檔編號】G01C25/00GK103471615SQ201310388864
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】王根, 周章華, 朱紅, 徐海剛, 趙春雨, 姜述明 申請人:北京自動化控制設備研究所