【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯组配置，尤其涉及一种惯组冗余配置故障处理方法及处理系统。
技术介绍
1、在武器或航天装备领域，自主制导技术一直是信号任务成功的关键一环，自主制导的精度直接影响任务的成败，而惯性测量作为自主制导的基础数据来源更是需要保证其高可靠度。捷联式惯性测量装置作为自主制导系统的核心部件，具有实时测量视速度和角速度的功能，对比平台式更轻小型，对载体的要求低，应用范围更广泛。
2、光纤陀螺对比激光陀螺少了玻璃腔及复杂的电路设计，精度提高通过增加光纤长度及应用更优质光源来实现，极大的减轻了惯组的重量。电路设计中无高压，产品工作无抖动，对台体结构设计要求降低，环境的适应性在某些方面有提升。
3、随着军工领域要求的不断提高，以及商业俊东领域的不断发展，惯组的可靠性及性价比要求不断提升，特别是运用于运载火箭类高成本产品，部分设备在外部保护充足太监下实现重复利用是后续惯性测量装置发展的大方向，在满足使用的同时降低成本，提高产品的可靠性和通用性。这就使得产品需具有冗余配置，且在各种故障模式下，保证其输出精度。传统的冗余配置为从其配置的惯性元件中选择三个来构成坐标系表征其输出矢量。这种情况无法避免某一惯性元件存在一定精度损耗却未丧失功能时，保证整个系统输出满足精度要求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种惯组冗余配置故障处理方法及处理系统，以解决现有的惯组冗余配置故障处理方法存在输出精度较低的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现
3、第一方面，本专利技术提供一种惯组冗余配置故障处理方法，包括：
4、获取目标惯组中斜置加速度计和光纤陀螺的结构特征，并基于所述结构特征建立五轴斜置输出与三正交轴之间的关系；
5、通过分立式标定方法对所述五轴斜置输出进行全参数标定得到初始转换矩阵，基于所述初始转换矩阵对所述三正交轴进行参数标定得到标定误差模型；
6、利用最小2乘法对标定误差模型进行解算得到增量信息；
7、对目标惯组进行故障模式分析得到目标惯组的故障类型，并基于所述故障类型确定权重系数；
8、将所述权重系数带入所述增量信息中得到修正后增量信息，并将所述修正后增量信息加载至目标惯组中对目标惯组中出现的故障进行修正。
9、可选的，所述基于所述结构特征建立五轴斜置输出与三正交轴之间的关系，包括：
10、基于所述结构特征构建五轴坐标系，并根据所述五轴坐标系构建目标惯组的五轴斜置输出与三正交轴之间的关系，其中，五轴斜置输出与三正交轴之间关系如下所示：
11、
12、其中，式中ωx、ωy、ωz为弹体坐标系角速度，ωi(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺输出角速度，α1、β1、α2、β2为冗余配置夹角。
13、可选的，所述基于所述初始转换矩阵对所述三正交轴进行参数标定得到标定误差模型，包括：
14、利用正交系统标定标出加表系基准误差，并基于加表系基准误差对所述三正交轴进行参数标定得到标定误差模型，其中，标定误差模型如下所示：
15、
16、其中，式中ωx、ωy、ωz为弹体坐标系角速度，ωi(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺输出角速度，d0i(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺零偏。
17、可选的，所述利用最小2乘法对标定误差模型进行解算得到增量信息，包括：
18、利用最小2乘解算增量信息如下：
19、
20、其中，式中ωx、ωy、ωz为弹体坐标系角速度，ωi(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺输出角速度，d0i(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺零偏。
21、可选的，所述对目标惯组进行故障模式分析得到目标惯组的故障类型，包括：
22、对目标惯组故障模式进行分析，并将传感器局部或全部损坏而使系统无法正常工作的故障作为硬故障，将因系统的工作条件变化引起的传感器工作性能下降无法满足工作要求的故障作为软故障；
23、并将所述硬故障和所述软故障作为目标惯组的故障类型。
24、可选的，所述基于所述故障类型确定权重系数，包括：
25、当所述故障类型为软故障时，在对应脉冲输出上进行权重系数调整，得到软故障模式下权重系数的解析公式，公式如下所示：
26、
27、其中，式中ωx、ωy、ωz为弹体坐标系角速度，ωi(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺输出角速度，d0i(i＝a,b,c,d,e)为五轴陀螺零偏，rj表示各轴权重系数；
28、当所述故障类型为硬故障时，将相应h解算矩阵对应轴行数置0。
29、第二方面，本申请实施例提供一种惯组冗余配置故障处理系统，包括处理器、存储器；
30、存储器，用于存放计算机程序；
31、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面中任一所述的方法步骤。
32、有益效果：
33、本专利技术提供的惯组冗余配置故障处理方法，始终以固定的三正交轴为输出轴，其他轴信息整合在输出轴上，现有惯组冗余配置方案一般由双系统或者多系统构成，一个惯性测量装置故障切换至另一个，本技术方案对比成本、重量降低，更便于使用、测试和维护。
34、现有的单惯组冗余配置方案中多为正交配置方案，增加负向坐标系惯性元件来实现，这种配置方式除非6向惯性器件全部布置对称，少于6个则总有某一轴丢失信息后无法将信息还原。本方案相对于此种配置方式全方位冗余覆盖所需的惯性元件少，成本低，且尺寸重量更少。
35、现有的单惯组冗余斜置配置方案中，其输出解算为简单的5选3，通过建立不同的坐标系统在特定的故障模式中切换来实现三向输出。这种方式存在以下几种缺陷：1.惯组系统参数，误差模型多且繁杂，加大调用及切换难度；2.当出现某轴惯性器件失效，需重构系统，增加实现难度。3.不适用精度损耗故障，此种故障一般不被判失效，此时惯组仍然以故障轴的数据为唯一制导基础数据，缺乏校验和修正，目标偏离风险增加。4.切换重构系统增加软件分支，降低软件实现的可靠度。从本方案实现过程可看出，此方案始终以固定的三正交轴为输出轴，其它轴信息整合在输出轴上降低了系统实现难度，系统参数唯一且全面，故障模式中的性能故障中不是单纯的剔除某一故障元件，通过调配权重比例使得输出精度仍能满足使用需求。加大数据可靠性，更好的便于重复利用，而不是只功能故障忽略制导精度，或考虑制导精度而作废精度略有损失的惯性元件。做到既能省成本，又能保精度。
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1.一种惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述基于所述结构特征建立五轴斜置输出与三正交轴之间的关系，包括：
3.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述基于所述初始转换矩阵对所述三正交轴进行参数标定得到标定误差模型，包括：
4.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述利用最小2乘法对标定误差模型进行解算得到增量信息，包括：
5.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述对目标惯组进行故障模式分析得到目标惯组的故障类型，包括：
6.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述基于所述故障类型确定权重系数，包括：
7.一种惯组冗余配置故障处理，其特征在于，包括处理器、存储器；
【技术特征摘要】
1.一种惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述基于所述结构特征建立五轴斜置输出与三正交轴之间的关系，包括：
3.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法，其特征在于，所述基于所述初始转换矩阵对所述三正交轴进行参数标定得到标定误差模型，包括：
4.根据权利要求1所述的惯组冗余配置故障处理方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚蓝，赵永力，金莹，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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