一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110146108A(43)申请公布日2019.08.20(21)申请号201910387753.5(22)申请日2019.05.10(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王融熊智刘建业李荣冰李传意杜君南陈欣赵耀景羿铭孙瑶洁崔雨辰(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人康燕文(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图4页(54)发明名称一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法(57)摘要本发明公布了一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法，该方法通过对协同导航中与其它成员之间相对量测新息的多时间序列进行逆向外推进行故障判别，并利用累积有效外推历元数和累积逆向外推的检验统计量综合构建故障评估值。本发明综合考虑故障量级和紧急程度的协同导航故障在线评估方法，将能够有效地实现协同导航过程中故障影响程度的准确在线评估，为无人机蜂群协同导航系统实现容错重构提供准确依据。CN110146108ACN110146108A权利要求书1/3页1.一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设置故障检测门限Tr；设定时间序列逆向最大外推历元数M；令当前时刻k＝1；设无人机蜂群中的成员数量为n，对其成员进行编号并表示为1,2,…n；(2)无人机蜂群第i个，i∈{1,2,…n}，成员利用相对测量传感器，获得与其它成员之间的相对测量新息及其协方差并存储为时间序列；(3)无人机蜂群第i个(i∈{1,2,…n})成员对k时刻进行与其它成员之间的相对量测值进行故障分析；(4)根据步骤(3)获得的故障评估值进行综合容错处理；(5)利用步骤(4)获得的第i个成员导航误差状态量进行误差修正，并判断是否导航结束，若是则结束评估，否则令k＝k+1并返回步骤(2)。2.根据权利要求1所述的一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：(21)令j＝1；(22)判断是否j＝i，若是执行步骤(28)，否则继续执行步骤(23)；(23)判断是否可与第j个成员之间进行相对量测，若是则继续执行步骤(24)，否则转入步骤(29)；(24)测量与第j个成员之间的相对量测值(25)利用步骤(24)获得的与第j个成员之间的相对量测值计算与第j个成员相对量测新息式中，Hk为与第j个成员之间的相对观测矩阵，为导航误差状态量；(26)计算与第j个成员相对量测新息协方差式中，Pk/k-1为导航误差状态量协方差矩阵，为与第j个成员之间相对量测噪声的协方差阵；(27)存储步骤(25)获得的与第j个成员相对量测新息和步骤(26)获得的与第j个成员相对量测新息协方差(28)判断是否j＜n，若是则令j＝j+1，返回步骤(22)，否则继续执行步骤(3)。3.根据权利要求1所述的一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：(31)令j＝1；(32)判断是否j＝i，若是执行步骤(311)，否则继续执行步骤(33)；(33)令累积逆向外推历元数初值m＝1，累积逆向外推协方差参量初值累积逆向外推新息参量初值令累积有效外推历元数初值u＝0；2CN110146108A权利要求书2/3页(34)判断是否k-m+1时刻与第j个成员相对量测新息及其协方差已存储到时间序列中，若是则继续执行步骤(35),否则执行步骤(39)；(35)利用步骤(2)获得的k-m+1时刻与第j个成员相对量测新息协方差对累积逆向外推协方差参量进行第m步外推,其表达式为：(36)利用步骤(2)获得的k-m+1时刻与第j个成员相对量测新息对累积逆向外推新息参量进行第m步外推，其表达式为：(37)利用步骤(35)获得的累积逆向外推协方差参量第m步外推值和步骤(36)获得的累积逆向外推新息参量进行第m步外推值计算第m步时间序列逆向外推的检验统计量，其表达式为：u＝u+1；(38)根据步骤(36)获得的第m步时间序列逆向外推的检验统计量进行故障判定，判断是否，若是则转入步骤(310)，否则继续执行步骤(39)；(39)判断是否u＜M，若是则令m＝m+1并返回步骤(34),否则继续执行步骤(310)；(310)计算k时刻与第j个成员相对量测值的故障评估值，其表达式为；(311)判断是否j＜n，若是则令j＝j+1并返回步骤(32)，否则执行步骤(4)。4.根据权利要求1所述的一种用于无人机蜂群协同导航的故障在线评估方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下步骤：(41)对无人机蜂群间不同成员对同一相对量测量的故障评估值进行综合计算，其表达式为：其