分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法
【專利摘要】一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，屬于分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測領(lǐng)域。該方法通過建立雙節(jié)點(diǎn)模型，檢測陀螺故障，采用奇偶方程檢測法，列出陀螺的奇偶檢測方程及真值表，并進(jìn)行故障隔離，將輸出值進(jìn)行融合；檢測完陀螺故障之后，分析加速度計(jì)輸出，對加速度計(jì)的輸出測量值進(jìn)行補(bǔ)償，將與陀螺輸出量耦合部分補(bǔ)償?shù)?，簡化加速度?jì)的奇偶檢測方程；對檢測方程不能識別的3個及以上陀螺或加速度計(jì)出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行討論，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行識別。本發(fā)明對分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)有很好的故障檢測能力。
【專利說明】分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，屬于分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有相同或不同性能、功能的多個傳感器系統(tǒng)分布式的配置在載體的不同空間位置，各節(jié)點(diǎn)代表單個傳感器系統(tǒng)的位置，由慣性測量單元(MU)組件和微處理器模塊組成，共同構(gòu)成完全的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。各節(jié)點(diǎn)可以與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，各個節(jié)點(diǎn)的信息在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中共享。位于載體重心的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其它位置的節(jié)點(diǎn)作為子節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)的信息融合算法提供導(dǎo)航狀態(tài)信息和慣性狀態(tài)向量，子節(jié)點(diǎn)的信息融合算法提供局部狀態(tài)向量信息。
[0003]分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的MU組件測量其局部狀態(tài)，但由于載體的整體結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)的測量和估計(jì)信息并不是完全獨(dú)立的，而是相關(guān)的。通過節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和平移轉(zhuǎn)換，可以將各節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，可以充分利用傳感器網(wǎng)絡(luò)的測量信息，來檢測或隔離系統(tǒng)故障等，將大大提高導(dǎo)航系統(tǒng)的性能及故障容錯能力。
[0004]目前已有的故障檢測方法很多，但大部分都是針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提出的，要應(yīng)用到慣性傳感器網(wǎng)絡(luò)中就需要進(jìn)行改造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，對分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)有很好的故障檢測能力，實(shí)現(xiàn)過程簡單，有很好的適用性。
[0006]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，包括如下步驟:
[0008](I)建立雙節(jié)點(diǎn)模型，檢測陀螺故障，采用奇偶方程檢測法，列出陀螺的奇偶檢測方程及真值表，并進(jìn)行故障隔離，將輸出值進(jìn)行融合；
[0009](2)檢測完陀螺故障之后，分析加速度計(jì)輸出，對加速度計(jì)的輸出測量值進(jìn)行補(bǔ)償，將與陀螺輸出量耦合部分補(bǔ)償?shù)?，簡化加速度?jì)的奇偶檢測方程；
[0010](3)對檢測方程不能識別的3個及以上陀螺或加速度計(jì)出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行討論，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行識別。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:
[0012]1、物理概念明顯，當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)的陀螺或加速度計(jì)出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的奇偶檢測方程就不滿足。
[0013]2、處理形式簡單，不需要對量測噪聲作任何假設(shè)，量測過程中不需要增加其他如濾波環(huán)節(jié)等，檢測過程計(jì)算量和計(jì)算時間減少。
[0014]3、在檢測結(jié)果上，建立的雙節(jié)點(diǎn)模型能夠分析出3個及3個以上陀螺或加速度計(jì)出現(xiàn)故障的情況?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1為分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2 (a)為子節(jié)點(diǎn)IMU安裝示意圖；圖2 (b)為轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系關(guān)系示意圖。
[0017]圖3分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]基于反饋式雙節(jié)點(diǎn)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測
[0020]分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)雙節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
[0021]常規(guī)慣性測量單元(MU)中，通常將三個單自由度陀螺和單軸加速度計(jì)的測量軸沿著機(jī)體系的三個測量軸安裝，其原點(diǎn)與機(jī)體系原點(diǎn)相重合，為飛行器質(zhì)心。
[0022]現(xiàn)建立模型，由兩組傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，為簡化討論，假定其中一組慣性測量單元(MU)安裝在飛行器質(zhì)心，其安裝坐標(biāo)系與機(jī)體系重合。另一組慣性測量單元(MU)測量軸不與機(jī)體系三個坐標(biāo)軸重合，其原點(diǎn)也不在飛行器質(zhì)心。子節(jié)點(diǎn)MU安裝如圖2 (a)所示。
[0023]圖2 Ca)中，OXYZ為慣性坐標(biāo)系，ObXbYbZb為機(jī)體坐標(biāo)系，Ob為飛行器的質(zhì)心，主節(jié)點(diǎn)IMU安裝在點(diǎn)Ob處，OpXpYpZp為子節(jié)點(diǎn)IMU的安裝坐標(biāo)系，子節(jié)點(diǎn)IMU安裝在點(diǎn)Op處，rp為子節(jié)點(diǎn)MU位置偏離飛行器質(zhì)心的距離。從機(jī)體坐標(biāo)系ObXbYbZb到子節(jié)點(diǎn)IMU的安裝坐標(biāo)系OpXpYpZp的過程可以分解為兩個步驟:首先從機(jī)體坐標(biāo)系ObXbYbZb旋轉(zhuǎn)至Ob, Xb, Yb, Zb,系，Ob, Xb, Yb, Zb,系為旋轉(zhuǎn)過程中的輔助坐標(biāo)系，再將Ob, Xb, Yb, Zb,系平移至子節(jié)點(diǎn)MU的安裝坐標(biāo)系OpXpYpZp。通過角度旋轉(zhuǎn)和位置平移，得到子節(jié)點(diǎn)MU輸出與主節(jié)點(diǎn)MU輸出之間的關(guān)系如下:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)建立雙節(jié)點(diǎn)模型，檢測陀螺故障，采用奇偶方程檢測法，列出陀螺的奇偶檢測方程及真值表，并進(jìn)行故障隔離，將輸出值進(jìn)行融合； (2)檢測完陀螺故障之后，分析加速度計(jì)輸出，對加速度計(jì)的輸出測量值進(jìn)行補(bǔ)償，將與陀螺輸出量耦合部分補(bǔ)償?shù)簦喕铀俣扔?jì)的奇偶檢測方程； (3)對檢測方程不能識別的3個及以上陀螺或加速度計(jì)出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行討論，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行識別。
【文檔編號】H04W24/04GK103581970SQ201210255446
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】華冰, 楊鏡, 劉海穎, 郁豐, 康國華 申請人:南京航空航天大學(xué)