[发明专利]陀螺极性测试及输出值故障检测方法

说明书

本发明公开了一种陀螺极性测试及输出值故障检测方法，其包括以下步骤：步骤一，陀螺安装矩阵描述；步骤二，陀螺测量角速度求解；步骤三，利用地球自转角速度解算卫星惯性角速度和陀螺输出的理论值；步骤四，卫星惯性测量角速度求解；步骤五，利用多种陀螺表头组合定位故障陀螺。本发明能够方便准确地对陀螺极性与输出值进行测试，并且可以实现陀螺间互相故障监测，可以简化陀螺整星状态的测试过程，降低对测试设备的要求，缩减工作量，该方法不仅可以用在陀螺整星测试过程，也可以用在单机级、系统级的测试过程。

技术领域

本发明涉及一种检测技术，特别是涉及一种陀螺极性测试及输出值故障检测方法。

背景技术

陀螺是卫星控制领域必不可少的惯性测量敏感器，陀螺输出测量值关系着卫星在轨控制的安全和成败，一旦正负极性出现错误，卫星姿轨控计算机就会输出与期望相反的控制力矩，可能会导致卫星致命性损坏，卫星在轨较多运行在小角速度下，因此小角速度工况下的极性测试，意义更为重要，陀螺输出值的准确性直接决定着卫星的姿态控制效果，因此进行快速简单地对陀螺输出值正确性进行检测是很必要的，特别是现在卫星自主性要求越来越高，通过设计简单易实现的算法，利用星上计算机自主进行判断输出的正确性具有重要意义，正因为陀螺的重要性，卫星一般会配置多个陀螺，这对地面测试带来很大难度，一方面需要测试陀螺的输出极性，另一方面还需要对输出值的准确性进行评估，若出现地面故障能够进行检测及时定位故障。

陀螺单机极性与输出值测试时，通常将陀螺放置在二维转台上，转台按指定角速度转动，记录陀螺输出，判断陀螺极性，陀螺安装在卫星后，卫星体积和重量都比较大，如果采用常规的利用二维转台转动进行测试，工作量较大，而且存在安全操作风险，尤其是大型卫星，陀螺安装构型有主备3正交构型、3正交+1斜装构型、多斜装构型等，构型往往影响了故障检测算法的设计和诊断的正确性，国内外对陀螺故障检测进行了许多研究，主要是利用概率统计、姿态运动学等，侧重于正交安装构型，斜装陀螺主要是利用平衡方程方法进行故障检测，检测算法比较复杂。

本发明利用地球自转角速度，并通过调整卫星放置方位，实现陀螺整星后的陀螺极性测试及输出值故障检测，本方法不需要测试设备，可简单方便地测试陀螺极性，而且地球转速较低，可以较好地对陀螺在低转速下的极性与角速度测量输出进行测试，利用多种表头排列组合解算值的相互检测能够快速对陀螺进行故障检测和定位，方法简单易实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种陀螺极性测试及输出值故障检测方法，其能够方便准确地对陀螺极性与输出值进行测试，并且可以实现陀螺间互相故障监测，可以简化陀螺整星状态的测试过程，降低对测试设备的要求，缩减工作量，该方法不仅可以用在陀螺整星测试过程，也可以用在单机级、系统级的测试过程。

根据本发明的一个方面，提供一种陀螺极性测试及输出值故障检测方法，其特征在于，所述陀螺极性测试及输出值故障检测方法包括以下步骤：

步骤一，陀螺安装矩阵描述；

步骤二，陀螺测量角速度求解；

步骤三，利用地球自转角速度解算卫星惯性角速度和陀螺输出的理论值；

步骤四，卫星惯性测量角速度求解；

步骤五，利用多种陀螺表头组合定位故障陀螺。

优选地，所述步骤一根据陀螺表头实际安装指向，利用一个3×N的矩阵A描述陀螺安装矩阵，N为星上陀螺表头个数；

其中，A_ix、A_iy、A_iz分别为陀螺表头的测量方向的单位矢量在卫星本体三轴方向的投影，i＝1，2，3...N。