[发明专利]基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法

权利要求书

1.一种基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法，其特征在于：采用传感器级的完好性监测处理（11）和系统级的完好性监测处理（22）的分级处理方式，对基于分布式传感器网络的导航系统进行完好性监测；其中，基于分布式传感器网络的导航系统包括GNSS接收机、k个SRIMU网络节点，k为自然数，各个网络节点具有相同的性能或者不同的性能，在导航处理中均共享其它网络节点的信息进行信息融合，其中一个SRIMU网络节点还与GNSS接收机的信息融合，具有更高的导航性能，作为主节点；完好性监测与导航解算的处理步骤如下：

1）在传感器级完好性监测阶段，对GNSS接收机采用RAIM法进行完好性监测，将k个SRIMU网络节点的测量信息分别发送到k个SRIMU网络节点的FDI处理单元进行故障检测与隔离处理；

2）经过k个SRIMU网络节点的FDI处理单元处理后的惯性信息，分别输入到k个惯性测量融合单元中，对经过传感器级完好性监测的SRIMU的惯性信息进行融合处理，得到相对于三轴正交坐标系的计算惯性信息；

3）将k个惯性测量融合处理后的计算惯性信息，输入k个局部KF中，进行局部导航信息解算；其中，各个局部KF接收所有共享的惯性测量融合信息；主节点的局部KF中，还融合经过RAIM监测后的GNSS接收机信息，比其它滤波器的导航解算具有更高的性能；

4）将k个局部KF的新息输入到系统级完好性监测处理单元（22）中，采用基于新息处理的完好性监测方法，进行导航系统的系统级完好性监测，并将完好性信息发送到k个局部导航状态更新单元中；

5）最后，k个局部导航状态更新单元，接收k个局部KF的相同类型的导航状态信息，进行融合处理，得到最终的更新的导航信息；在该k个局部导航状态更新单元中，根据系统级完好性监测处理提供的完好性信息，如果某个局部KF存在故障，则在融合处理中剔除该局部KF的导航状态信息。

2.根据权利要求1所述的基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法，其特征在于，所述的传感器级完好性监测处理（11）中，假设其第a个SRIMU网络节点由n个惯性传感器通过斜装的冗余配置构成，其中，                                               ，n为自然数，且n＞3，SRIMU的完好性监测处理步骤包括：

2-1）斜装冗余惯性测量单元的n个传感器信息，首先发送到基于MW-PV法的故障检测处理单元中，建立观测方程，依次计算奇偶向量、检测统计量、检测阀值，对n个传感器的故障进行检测，有效地检测阶跃故障；接着采用移动窗口处理，有效地检测斜坡故障；当检测到故障时，进一步将测量信息发送到基于MW-PV法与小波分析法的综合故障诊断隔离处理单元中，根据奇偶向量和移动窗口处理，分别诊断出阶跃故障或者斜坡故障，对故障信号进行隔离，并在观测方程中剔除故障传感器信息，重新建构观测方程；

2-2）当第1个故障出现时，按照步骤2-1），由观测方程计算得到n-3维奇偶向量，根据该n-3维奇偶向量可以有效的检测阶跃故障，进一步采用移动窗口处理，有效地检测斜坡故障；当检测到故障时，进一步根据该n-3维奇偶向量和移动窗口处理，分别诊断出阶跃故障或者斜坡故障，对故障信号进行隔离，在观测方程中剔除故障传感器信息，重新建构观测方程；

2-3）当第2个故障出现时，由观测方程计算得到n-4维奇偶向量，与步骤2-2）类似，直接由n-4维奇偶向量检测和隔离阶跃故障，由移动窗口处理进一步检测和隔离斜坡故障；

2-3）当第3个故障，以及后续的故障出现时，依次采用类似的方法进行故障检测和隔离；

2-4）当第n-3个故障出现时，此时的奇偶向量只有1维，当检测到故障时，在故障诊断隔离处理中，采用离散小波变换法来诊断故障并进行隔离。

3.根据权利要求1所述的基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法，其特征在于，所述的系统级完好性监测处理（22）中，基于分布式导航系统的各个局部KF滤波器的新息处理进行完好性监测，处理步骤包括：

3-1）将经过惯性测量融合处理得到的k组计算惯性测量信息，输入到k个局部KF中进行局部信息融合处理，采用差分滤波的方式，每个局部KF中的观测信息为所有k组计算惯性测量信息的差分处理，所述主节点的局部KF的观测量中还融合了GNSS伪距信息；

3-2）在k个局部KF解算过程中，将它们的新息发送到基于新息处理的完好性监测单元中；首先根据滤波新息的残差检验进行阶跃故障检测；如果未检测到故障，则进一步采用新息移动窗口法进行斜坡故障检测；当两种完好性检测都通过时，认为该局部KF的结果是可信的，否则表明该局部KF出现故障；

3-3）将基于新息处理的完好性监测得到的完好性信息，输入到基于局部信息融合滤波器的局部导航状态更新单元中，进一步融合k个局部KF的相同类型的局部导航信息，提高各个网络节点的导航性能；当某个局部KF的新息不满足完好性要求时，在局部信息融合滤波器中对其进行隔离。