文章编号：
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组合导航系统故障检测技术研究
!
陶俊勇，陶利民，杨定新
（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南 长沙
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）
摘 要：提出了一种新的故障检测算法。该算法由联合滤波器的全局估计与各局部估计之差，得到残
差序列，通过残差
!
$
检验，来判别系统是否出现了故障。同时进一步讨论了故障分离方法。数值仿真及实
际应用结果表明，该算法能有效地检测出组合导航系统的故障，保证了系统的安全性和可靠性。
关键词：组合导航系统；故障；检测
中图分类号：
+,$**
文献标识码：
-
New Fault Detection Method for the Integrated Navigation System
+-. /01#2314
，
+-. 56#761
，
8-9: ;614#<61
（
=3>>?4? 3@ A?BCDEF316BG H1461??F614 D1I -0E37DE631
，
9DE631D> J16KL 3@ ;?@?1G? +?BC13>342
，
=CD14GCD %!""*(
，
=C61D
）
Abstract
：
- 1?M @D0>E I?E?BE631 7?EC3I 6G NF3N3G?I @3F EC? 61E?4FDE?I 1DK64DE631 G2GE?7O PD0>E I?E?BE631 6G 01I?FEDQ?1 R2 BC?BQ614
EC? B31G6GE?1B2 R?EM??1 EC? 4>3RD> GEDE? ?GE67DE? D1I EC? >3BD> GEDE? ?GE67DE? 3@ @?I?FDE?I @6>E?F R2 7?D1G 3@ EC? BC6 S GT0DF? E?GE
（
=U+
）
O
A?D1MC6>?
，
EC? @D0>E 6G3>DE631 7?EC3I 6G D>G3 I6GB0GG?IO +C? G670>DE631 D1I >DR3FDE3F2 ?<N?F67?1ED> F?G0>EG GC3M ECDE EC? 1?M 7?EC3I 6G
K?F2 ?@@6B6?1E D1I NFDBE6BD>
；
EC? F?>6DR6>6E2 D1I GD@?E2 3@ EC? G2GE?7 BD1 R? 67NF3K?IO
Key words
：
61E?4FDE?I 1DK64DE631 G2GE?7
；
@D0>E
；
I?E?BE631
组合导航系统故障检测通常采用基于卡尔曼滤波器的设计方法，例如
A?CFD
提出的特性检验
法
［
!
］
，
VF07DRDBQ
提出的状态残差
!
$
检验法
［
$
］
以及
;D
对该方法提出的改进算法
［
(
］
等，其检测性能主
要取决于残差对故障的敏感度。本文基于
=DF>G31
的联合滤波器
［
%
］
，提出了由全局估计与各局部估计
之差构造检验统计量，利用
!
$
检验对全局估计与局部估计的一致性进行检验，来判别系统是否出现
了故障，在此基础上进一步讨论了故障分离方法。作为应用，将该方法用于某车载
UW9U X :,U
（捷联
惯导系统
X
全球定位系统）组合导航系统的故障检测。
1
组合导航系统故障检测算法
1.1
联合滤波的简单回顾
联合滤波是一种两级滤波结构，详见文献［
%
，
)
］。它由
n
个局部滤波器和一个主滤波器组成，
各局部滤波器只处理来自相应子系统的测量值，以产生局部状态估计
!"
i
及其协方差阵
#
i
，各局部估
计及协方差阵送入主滤波器和主滤波器的状态估计
!"
m
及其协方差阵
#
m
一起进行融合得到全局最优
估计。联合滤波器的全局状态估计
!"
f
及其协方差阵
#
f
的最优综合和信息分配过程如下：
#
-
!
f
=
#
-
!
!
+
…
+
#
-
!
n
+
#
-
!
m
，
$
-
!
f
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$
-
!
!
+
…
+
$
-
!
n
+
$
-
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#
-
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f
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f
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#
-
!
!
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!
+
…
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#
-
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n
!"
n
+
#
-
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m
（
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i
#
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i
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i
$
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i
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（
$
）
"
!
+
…
+
"
n
+
"
m
=
!
（
(
）
其中
"
i
表示各个滤波器的信息分配系数；
i Y !
，
$
，…，
n
，
m .
表示有
n
个局部滤波器和一个主
滤波器。
国 防 科 技 大 学 学 报
第
$(
卷 第
!
期
/.JZ9-5 .P 9-+W.9-5 J9W[HZUW+8 .P ;HPH9UH +H=\9.5.:8 [3>L$( 93L! $""!
!
收稿日期：
$"""#"]#"!
基金项目：国家部委基金项目资助（
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）
作者简介：陶俊勇（
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），男，讲师，博士。
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