[发明专利]一种基于解析冗余关系的卫星控制系统敏感器可诊断性确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星控制系统敏感器可诊断性确定方法，尤其涉及一种基于解析冗余关系的卫星控制系统敏感器可诊断性确定方法，属航空航天领域。

背景技术

卫星控制系统敏感器主要包括角度测量敏感器(红外地球敏感器、星敏感器等)和角速度测量敏感器(如陀螺)，它们在姿态测量与确定中起着至关重要的作用，也是卫星控制系统中故障发生概率较高的部件。目前，为了提高卫星控制系统的故障应对能力，国内外学者更多地关注于故障诊断方法的研究，而忽略了其中一个基础问题--故障可诊断性确定，它是测点优化设计和故障诊断方法设计的重要前提和基础，因此本发明针对卫星控制系统中的敏感器，提出一种基于秩运算的解析冗余关系构建方法，保证了解析冗余关系的完备性，在此基础上，给出一种基于解析冗余关系的卫星控制系统敏感器故障可诊断性确定方法。

对于本发明所提出的基于解析冗余关系的卫星控制系统敏感器故障可诊断性确定方法，没有公开的具有完整实用意义的方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于解析冗余关系的可诊断性确定方法，实现卫星控制系统敏感器故障模式的可检测性和可分离性判别，给出敏感器定量的可诊断性度量指标，为测点优化配置和诊断方法设计提供依据，进而为提高卫星控制系统的可靠性，保证卫星在轨长期、稳定运行奠定基础。

本发明的技术解决方案是：一种基于解析冗余关系的卫星控制系统敏感器可诊断性确定方法，步骤如下：

(1)根据同类敏感器的测量模型，生成解析冗余关系集合，构建解析冗余关系与部件故障的关联矩阵，根据可诊断性判据完成同类敏感器的可诊断性确定；

(2)若步骤(1)中不可检测故障集合或不可分离故障集合不是空集，则根据运动学模型，建立不同类敏感器的混合模型，再根据步骤(1)中的解析冗余关系生成方法、关联矩阵的构建方法和可诊断性判据完成不同类敏感器的可诊断性确定，对可诊断性确定结果进行更新；

(3)基于步骤（2）获得的故障可诊断性确定结果，利用可诊断性度量指标计算方法，得到故障模式的故障可检测度和可分离度以及敏感器故障可检测率和可分离率。

所述步骤（1）中同类敏感器模型为：

Y=HX

其中，为敏感器输出，为未知量，为同类敏感器安装矩阵，n_y为敏感器个数，n_x为变量个数。

所述步骤（1）中解析冗余关系生成方法：

(1)从矩阵H中任取两行构成矩阵与之对应地从Y中抽取相关行构成矩阵然后逐一判断矩阵的秩是否为1，整理所有秩为1的矩阵得到H₂，并获得与其之对应的Y₂。其中，表示从矩阵H中任取两行构成的第i个矩阵表示从矩阵Y中任取两行构成的第j个矩阵

(2)与步骤(1)类似，依次判断任取三行、四行直到n_y行的各种情况，分别得到这里需要重点说明的是，上述得到可能存在内容的重叠，需要将其删除。以H₄为例阐述删除重叠内容的思路：在矩阵中，若某个矩阵包含了H₂和H₃中的或则直接丢弃该矩阵，无需再进行秩运算以及后续的处理

(3)寻找矩阵V_k，使其满足V_kH_k=0，则得到解析冗余关系为：ARR_k=V_kY_k。

(4)对于k=2,3,…,n_y，分别执行步骤(3)，得到解析冗余关系集合ARR={ARRk}k=2,3,...,ny]]>

所述步骤（1）中解析冗余关系与部件故障的关联矩阵D_ARR为：