基于捷联航姿系统挠性陀螺故障诊断方法的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于捷联航姿系统挠性陀螺故障诊断方法的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：本文针对传统BITE不能对捷联航姿系统挠性陀螺软故障进行检测的不足，提出了一种改进的Wald的序惯概率比法。改进的Wald的序惯概率比法是通过补偿方法对Wald的序惯概率比法进行创新，应用改进的Wald的序惯概率比法，能成功地解决捷联航姿系统挠性陀螺的软故障无法检测的难题，使陀螺的误警率PFA从原来的6%下降到1%。

关键词：改进的Wald的序惯概率比法 故障检测 捷联航姿系统 软故障

中图分类号：TP183 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0000-00

基金项目：国家自然科学基金项目（61172126和61203355）

1引言

捷联航姿系统具有“磁修正（MAG）”和“半罗盘（DG）”两种工作模式，向综合显示系统、自动驾驶仪、气象雷达等机载设备提供所需的信息；同时还具有备份导航功能，向载机其他设备提供所需的即时位置经纬度、地速、真航向、机体三轴加速度等导航参数。该系统导航精度好坏将主要取决于其核心部件挠性陀螺。

一般来说，该设备出现故障具有三种情况：一是硬故障，即影响程度最高，将直接导致仪表无法正常工作，但这种故障较易诊断；二是软故障，该故障主要导致设备工作的稳定性及精度，诊断困难；三是中等故障，故障特点及诊断难易程度均介于前两者之间。比较而言，第一和第三种故障可通过BITE（Built-In Test Equipment）检测出来，第二种故障较难实现检测，但是全姿态组合陀螺的软故障对于捷联航姿系统，能够引起位置和速度精度的缓慢下降，增大整个系统误差，因此有必要找出高效的系统软故障检测方法。

目前采用比较法对捷联航姿系统挠性陀螺的硬故障和中故障进行检测，这种方法使系统误警率高，为了解决系统误警率、漏检率和误隔离率等过高以及检测系统的软故障系列问题，本文提出了一种改进的 的序贯概率比法[1，2]，进行系统的软故障检测。

2 改进的 序贯概率比检测法

由于系统设备进行检测时无法完全避免噪声影响，因而系统的FDI （Fault Detection and Isolation，即故障检测和故障隔离）存在错误检验概率，如误警率、漏检率和误隔离率等。如系统误警率若过大，将使得无故障部件被系统隔离，从而降低系统的可靠性，严重时会导致系统失效。改进的 的序贯概率比法正好可以有效降低故障检测的影响因素。

序贯概率比检验方法并不预先规定观测样本的数目（对应于观测时间），而是在检验过程中不断增加观测数据，一直到满足要求的误警率 和漏检率 为止。

假定 和 是一系列随机变量 的两个备择假设。用 代表共m个序贯的观测值在 和 之下的概率，根据该m个序贯的观测值所得的似然比为

3 改进方法的实验验证

3.1仅有噪声的情况实验

在捷联航姿系统挠性陀螺只有噪声的情况下，应用改进检验法对其软故障进行诊断。给定飞机捷联航姿系统的标准航向角为 ，误差给定值为 ，图3显示系统在只有噪声情况下的残差 曲线。显然，由于噪声存在，即使系统设备没有出现故障，其测量值也有可能超过误差规定值 ，导致误警现象出现。

当故障的幅值15°。根据残差rm计算对数似然比 。

通过分析曲线数据可知，当 时， 。说明即使捷联航姿系统挠性陀螺故障幅值为1°，没有超过规定误差值1.5°，但在噪声影响下，捷联航姿系统挠性陀螺将产生故障。如每0.1秒采样一次，在3.41秒时，捷联航姿系统挠性陀螺出现软故障。

4 结 论

对 的序贯概率比检验法采用补偿法进行改进，使其在检测过程中更为完善，为检测航姿系统故障提供更有利的方法和实践依据。本文所提方法经过实验证明，可以解决捷联航姿系统挠性陀螺的故障检测问题，同时系统故障误警率从原来的 下降到 。

参考文献

[1] 王沛，姚恒，李莉.综合图像空间域和小波域特性的自适应盲水印算法[J].光学精密工程，2006，12（6）： 1057-1062.

[2] POTTER J E，SUMAN M C. Thresholdless redundancy management with arrays of skewed instrument. In：AGARDOGRAPH-244，Integrity in Electronic Flight Control Systems， 1997：276-281.