基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法技术

本发明专利技术公开了基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，涉及组合导航诊断技术，属于测量测试的技术领域。本方法针对地磁多源信息自主导航子系统故障诊断问题进行了研究，提出一种结合残差卡方故障检测和积分型残差卡方检测两种方法的综合故障检测方法，能有效地检测软硬故障和野值故障信息。该方法首先采用残差卡检测方法检测硬故障信息，再利用积分型残差卡方故障检测方法检测软故障信息，从而全面地对所有软硬故障信息进行检测。另外，本发明专利技术还针对野值设计了相应的检测周期用于识别野值，并对观测值的进行重构以避免不必要的有效值损失。

Joint fault detection method based on Autonomous Orbit Determination of micro-satellite

The invention discloses a joint fault detection method based on micro-satellite autonomous orbit determination, which relates to integrated navigation diagnosis technology and belongs to the technical field of measurement and testing. This method studies the fault diagnosis of geomagnetic multi-source information autonomous navigation subsystem. A comprehensive fault detection method combining residual chi-square fault detection and integral residual chi-square detection is proposed, which can effectively detect soft and hard faults and outlier fault information. Firstly, the residual card detection method is used to detect the hard fault information, and then the integral residual chi-square fault detection method is used to detect the soft fault information, so that all the soft and hard fault information can be detected comprehensively. In addition, the invention also designs a corresponding detection period for outliers to identify outliers, and reconstructs the observed values to avoid unnecessary loss of RMS.

【技术实现步骤摘要】
基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法
本专利技术公开了基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，涉及组合导航故障诊断技术，属于测量测试的

技术介绍
自从上个世纪60年代以来，随着人类航空航天技术的迅猛发展，人类对未知宇宙空间的探测活动以及飞行测量任务越来越多，自主导航技术的需求也逐渐加大，这是因为自主导航技术相比于其它方式的导航技术有着得天独厚的优势，可以极大地减轻地面基站的工作负担。另外，战争时期基站一旦被攻陷，应用自主导航技术可以极大地提高航天器的生存能力。目前，天文、地磁等常用的自主导航方法因其不依赖地面支持的高度自主性越来越受到关注，但是使用单一导航系统不仅很难适应环境的变化，也不能满足系统对自主性及精度的要求。为提高导航系统的整体性能，建立组合导航系统并发挥不同导航系统的特点以使各导航系统优势互补已经成为现代飞行器自主导航的发展方向。组合自主导航系统能有效地提高航天器的导航精度和导航可靠性，但是组合导航也存在着一些问题，其中，最主要的一个问题就是当组合导航中的一个或多个子系统出现故障时需要迅速检测出来并及时隔离，如果不及时识别出故障并隔离，会对主系统造成很大的污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，对观测主定轨系统状态的组合导航系统的各子滤波系统输出进行残差卡方检测以检测主定轨系统的硬故障；在故障检测周期达到设定的移动检测周期时，对多维子滤波系统进行野值故障的检测，检测到有多维子滤波系统发生野值故障时，剔除该多维子滤波系统的野值进而重构组合导航系统的观测矩阵；在故障检测周期未达到设定的移动检测周期且检测到硬故障时隔离该硬故障，在故障检测周期未达到设定的移动检测周期且未检测到硬故障时对子滤波系统输出进行积分型残差卡方检测以检测主定轨系统的软故障。

【技术特征摘要】
1.基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，对观测主定轨系统状态的组合导航系统的各子滤波系统输出进行残差卡方检测以检测主定轨系统的硬故障；在故障检测周期达到设定的移动检测周期时，对多维子滤波系统进行野值故障的检测，检测到有多维子滤波系统发生野值故障时，剔除该多维子滤波系统的野值进而重构组合导航系统的观测矩阵；在故障检测周期未达到设定的移动检测周期且检测到硬故障时隔离该硬故障，在故障检测周期未达到设定的移动检测周期且未检测到硬故障时对子滤波系统输出进行积分型残差卡方检测以检测主定轨系统的软故障。2.根据权利要求1所述基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，所述积分型残差卡方检测通过在无故障时故障检测函数积分值的均值上累加故障引起的检测值增量的积分值得到软故障检测值。3.根据权利要求1所述基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，根据表达式：剔除该多维子滤波系统的野值，β为故障引起的检测值增量，β近似等于k时刻的硬故障检测值λ(k)，Zk故为k时刻的量测值，为k时刻子滤波系统输出协方差的逆矩阵。4.根据权利要求2所述基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，所述积分型残差卡方检测由表达式：计算软故障检测值，T(λ)为软故障检测值，λk为故障检测函数，为故障检测值的均值，β为故障引起的检测值增量，T0为无故障时故障检测函数在积分周期内积分的平均值。5.根据权利要4所述基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，采用条形积分法近似计算软故障检测值。6.根据权利要求4所述基于微小卫星自主定轨的联合故障检测方法，其特征在于，计算得到软故障检测值后，反推软故障检测值的表达式求解故障引起的检测值增量，根据故障引起...

【专利技术属性】
技术研发人员：华冰，张志文，吴云华，陈志明，刘睿鹏，李磊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32