[发明专利]一种无人直升机姿态测量故障诊断方法

说明书

本发明提出一种无人直升机姿态测量故障诊断方法，解算无人直升机气动模型，获得理论速度与俯仰姿态角的配平对应关系；分别求取双卫星导航设备在设定时间段的速度均值，比对双卫星导航设备速度均值计算结果判断设备状态，再求两个速度均值的平均值；根据两个速度均值的平均值和抗风指标，结合理论速度与俯仰姿态角的配平对应关系，获取速度量所在区间的端点，以此求对应俯仰姿态角判定范围；若满足下述条件之一，俯仰姿态角在俯仰姿态角判定范围以外，或者低头姿态角以及倒飞速度较大且非减速，或者抬头姿态角以及正飞速度较大且非减速，开始判故计时，若累积计时达到设定的阈值，则判定发生故障。本发明提高了故障诊断的准确性和安全性。

技术领域

本发明属于飞行安全管理领域，涉及一种无人直升机姿态测量故障诊断方法。

背景技术

姿态数据对于无人直升机的飞行控制至关重要，姿态传感器自身使用采集芯片工作状态、卡尔曼滤波等算法可以判定自身工作故障，但姿态传感器在测量时可能产生漂移，当偏移过大时，将影响飞行安全。现有的姿态测量诊断方法大多检测硬件故障，通过常见故障设计状态观测器、神经网络算法或多重滤波器以进行故障诊断；有的通过加速度计进行姿态飘移补偿，只是修正了姿态测量数据。现有技术未针对飞行器在飞行时出现非常规匹配姿态时的故障进行诊断。

发明内容

本发明的目的在于提出一种飞行器的姿态测量故障诊断方法，具体运用于某无人直升机飞行控制软件与管理系统中，为飞行姿态测量结果进行实时诊断，以获知无人直升机的姿态传感器工作测量故障状态。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种无人直升机姿态测量故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤1，模型配平解算

解算无人直升机气动模型，获得理论速度与俯仰姿态角的配平对应关系；

步骤2，均值滤波算法

分别求取双卫星导航设备在设定时间段的速度均值，比对双卫星导航设备速度均值计算结果判断设备状态，再求两个速度均值的平均值；

步骤3，最大扰动插值/取值算法

根据两个速度均值的平均值和抗风指标，结合理论速度与俯仰姿态角的配平对应关系，获取速度量所在区间的端点，以此求对应俯仰姿态角判定范围；

步骤4，时间累积判定法

若陀螺采集的俯仰姿态角和双卫星导航设备采集的平均速度，满足下述条件之一，开始判故计时，若累积计时达到设定的阈值，则判定发生故障，否则，判定未发生故障；

(1)俯仰姿态角在俯仰姿态角判定范围以外，开始判故计时；

(2)低头姿态角以及倒飞速度较大，且非减速，开始判故计时；

(3)抬头姿态角以及正飞速度较大，且非减速，开始判故计时。

步骤1中，解算无人直升机气动模型，获得理论速度与俯仰姿态角的配平对应关系，各速度下俯仰姿态角的对应形式如下：

其中，Vi、θi分别为速度和俯仰姿态角。

步骤2中，分别求取双卫星导航设备在设定时间段的速度均值，比对双卫星导航设备速度均值计算结果判断设备状态，再求两个速度均值的平均值，具体方法为：

(1)求取双卫星导航设备的0.5秒速度均值

(2)比对判断卫星导航设备的工作状态，若双卫星导航设备异常，否则正常；

(3)求两个速度均值的平均值