[发明专利]一种无人机水平姿态角的故障诊断方法

权利要求书

1.一种无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤1：获取来自水平姿态角硬件双冗余传感器的两组无人机水平姿态角传感器信息，每组无人机水平姿态角传感器信息包括陀螺仪信息和加速度计信息；

步骤2：将两组传感器信息交叉组合，生成四路陀螺仪和加速度计的组合信息；

步骤3：通过数据融合算法将四路组合信息分别解算为四余度水平姿态角信息；

步骤4：通过运动超限判断和多余度投票表决，进行四余度水平姿态角的信息诊断；

步骤5：根据四余度水平姿态角信息诊断结果，进行水平姿态角传感器的故障诊断。

2.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述无人机水平姿态角包括横滚角和俯仰角。

3.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述水平姿态角传感器为惯性测量单元，即IMU，每个IMU中包括一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计。

4.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述四路陀螺仪和加速度计的组合信息包括：

第一IMU的陀螺仪信息和加速度计信息组合、第一IMU的陀螺仪信息和第二IMU的加速计信息组合、第二IMU的陀螺仪信息和第一IMU的加速计信息组合、第二IMU的陀螺仪信息和加速计信息组合。

5.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述数据融合算法，包括：

对陀螺仪角速度信息积分，得到水平姿态角的预测值，加速度信息经过补偿得到机体坐标系下的重力加速度向量，再通过该重力加速度向量在惯性坐标系下的投影关系得到水平姿态角的量测值，将预测值和量测值加权融合得到水平姿态角的输出值。

6.根据权利要求5所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：加速度信息补偿包括：

首先补偿由机体角运动和线运动引起的哥氏加速度得到机体实际加速度，再补偿由速度差分得到的机体运动加速度得到机体坐标系下的重力加速度。

7.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述四余度水平姿态角的信息诊断，包括：

依据无人机水平姿态角的运动能力极限，分别对四余度水平姿态角进行超限判断：如果某一路水平姿态角的横滚角变化率大于无人机横滚运动能力的阈值，则判定该横滚角运动超限；某一路水平姿态角的俯仰角变化率大于无人机横滚运动能力的阈值，则判定该俯仰角运动超限；如果横滚角或俯仰角超限，则判定该路水平姿态角超限；

如果四余度水平姿态角均未超限，则对四余度水平姿态角进行投票表决。

8.根据权利要求7所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述对四余度水平姿态角进行投票表决，包括：

依次对四余度水平姿态角信息进行两两作差得到六组差值，如果某组差值大于比较门限值，可以判定作差的两路水平姿态角中至少有一路存在异常；根据六组差值与门限值的比较结果，分析得出四余度水平姿态角是否存在异常。

9.根据权利要求1所述的无人机水平姿态角的故障诊断方法，其特征在于：所述水平姿态角传感器的故障诊断，包括：

依据四余度水平姿态角超限判断和投票表决的结果对传感器进行故障诊断，定位传感器的单通道或双通道故障，并输出当前计算周期水平姿态角的最终值。