[发明专利]一种水下机器人传感器故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，特别涉及一种用于水下机器人传感器故障诊断的方法。

背景技术

智能化是水下机器人研究的重要内容,传感器系统的实时监控和故障自主诊断是水下机器人智能化的重要组成部分。随着传感器技术、信号分析技术的发展,智能状态监测技术已经成为传感器状态监测与故障诊断领域的一个重要发展方向。

水下机器人传感器系统的状态监测研究比较少,相关的研究一般均假设传感器系统稳定无障碍或者是针对单个传感器的故障诊断情况。同时水下机器人传感器系统又有其自身的特点和特性。水下机器人的传感器配置一般包括声、视觉传感器和光视觉传感器，有相对独立的自适应处理系统,因此本发明对水下机器人传感器的自主诊断主要针对非视觉传感器而言,即光纤陀螺、多普勒测速仪(DVL)、测高声纳、定位声纳、深度计和GPS。水下机器人上述传感器可能出现故障的形式通常有3种,即(1)传感器输出信息保持不变；(2)传感器输出信息在某时刻突然发生跳变；(3)传感器输出信息在时间轴上振荡。针对这几种故障形式，采用人工免疫系统方法解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种实现对传感器系统异常检测和故障诊断的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括如下步骤：

(1)设定最大循环次数J及有效的检测器的数量L；

(2)设定识别自我匹配的阈值r₁和识别已知故障状态的匹配的阈值r₂；

(3)判断是否达到最大循环次数J，有效的检测器的数量是否达到最大；如果已满足任一条件则停止循环，故障检测器集进行故障检测；如果没有满足任一个条件则执行步骤(4)；

(4)产生检测器Ab={L_D1,L_D2,...,L_DM}，L_D=(l_D1,l_D2,...l_Dj,...,l_DN),(0≤l_Dj≤1,j=1,2,...,N)，N为状态空间维数，M为状态检测向量个数，l_Dj为归一化特征向量属性值；

(5)将检测器Ab={L_D1,L_D2,...,L_DM}和每一个自己集即正常状态信号集合Ag₁={V_S1,V_S2,...,V_SK}，按照距离公式1≤j≤N相比较，判断是否匹配，如果d_DS<r₁，则匹配，执行步骤(4)；反之不匹配，执行步骤(6)，其中V_S=(v_S1,v_S2,...,v_sj...,v_SN),，0≤v_Sj≤1,j=1,2,...,N，v_Sj为归一化特征向量属性值；

(6)判断故障有效检测器集是否满，如果不满执行步骤(7)；如果满执行步骤(3)；

(7)将检测器Ab={L_D1,L_D2,...,L_DM}与每一个已知故障集Ag₂={V_A1,V_A2,...,V_AL}模式按照距离公式1≤j≤N相比较，判断是否匹配，如果d_DA<r₂，则匹配，执行步骤(8)；否则不匹配则执行(3)，V_A=(v_A1,v_A2,...,v_Aj,...,v_AN),，0≤v_Aj≤1,j=1,2,...,N，v_Aj为归一化特征向量属性值；