基于速率偏频激光陀螺的双套惯性组合系统故障监控技术研究

在三轴整体式速率偏频激光陀螺无法进行输出轴冗余配置的情况下，为实现陀螺的元件级故障检测与隔离，提出了由三轴整体式速率偏频激光陀螺和挠性陀螺组构成的双惯性系统的故障检测与隔离方案，给出了双惯性系统的量测方程，并以此为基础推导了用于进行故障检测与隔离的奇偶方程。提出一种基于奇偶方程的双惯性系统故障检测与隔离方法，并针对一类无法用奇偶方程进行隔离的故障，给出一种搜索无故障陀螺输出轴的故障检测与隔离新方法。     

捷联式惯性部件冗余设计

一本文以航天领域中卫星上惯性敏感部件的应用为背景，对捷联式陀螺和加速度计的冗余设计进行了分析和研究，得出在待测三维姿态量的平均方差最小意义上的陀螺和加速度计的几何最优安装结构；并对这几种配置方案的非故障模式和故障模式（包含临界故障模式）所能达到的精度指标进行了分析和推导，并同常规的非冗余正交安装方案进行了对比；此外，对这几种配置方案在温备份和热备份工作状态下的可靠性指标的计算公式进行了推导，并给出了相应的应用条件。     

基于集值决策的机载冗余惯导系统状态判决方法

针对多套惯导系统冗余配置中，余度管理策略的有效性和完备性难以分析和评估的问题，采用 集值信息系统构建机载冗余惯性参考系统状态集值决策系统，为余度管理策略的评估和分析提供理论 依据。分析传统机载惯性余度管理策略存在的决策风险，建立包含不确定项的冗余惯性参考系统状态 决策系统，并基于各状态隶属度函数评价各子系统状态变化特性，确保决策系统的完备性。开展仿真 试验，验证对比两种余度管理策略对三种典型的惯性传感器故障类型的故障识别率。试验结果表明： 改进的策略对于典型故障类型中的两种时变故障的识别率，相较于传统策略分别提高了 3.9%和 6.9%， 提高了判决指标接近判别门限时的状态判决准确性。     

非对称冗余惯导的在线标定与容错估计反馈策略

为保证惯性导航信息的可靠性，在体积与成本受限的情况下设计了一种非对称冗余惯性导航系统，包括FOG-INS和MEMS-INS两套惯导。无故障时FOG-INS输出导航信息并利用序贯变分贝叶斯卡尔曼滤波在线标定MEMS惯性器件误差，估计结果的指数加权收敛度被映射到统一闭区间内实现标准化评价。诊断出FOG-INS故障后，估计反馈策略将基于标准化评价结果补偿MEMS惯性器件误差，校正MEMS-INS并输出导航信息。仿真实验结果显示，经过0.8 s的检测延时，故障后基于变分贝叶斯卡尔曼滤波的MEMS惯导y轴陀螺漂移、z轴陀螺漂移的估计相比于标准Kalman滤波分别提升了80.80%和67.76%，发生故障60 s后完成误差校正的MEMS-INS水平位置误差相比于不校正时减小了33.59%，有效保证了惯性导航信息的可靠性。     

基于容错惯性网络的相对导航方法

为了满足对外部环境精确探测、侦查的要求，先进的多载荷通用飞机通常搭载多种载荷设备。针对机翼挠曲变形、载荷设备子IMU精度低且易发生随机故障的情况，提出一种基于容错惯性网络的相对导航方法。首先，建立挠曲变形下多节点IMU之间动态转换模型以构成冗余测量信息，进行基于广义似然比检测的最小二乘融合，提高测量数据的可靠性和精度。其次，利用惯性网络间的局部运动信息进行相对导航解算，并建立误差估计与补偿模型。仿真结果表明，所提方法在惯性传感器发生随机故障的情况下，可有效完成主、子节点间的高精度相对运动估计，三个方向的相对位置估计误差分别为0.0646 mm、0.0634 mm和0.7377 mm。     

一种高可靠捷联惯性测量单元布局

冗余传感器惯性测量单元通过传感器余度配置能够有效提高惯导系统的可靠性,同时对运动的重复测量为降低传感器测量误差和提高导航性能提供了必要条件。一种新型9传感器惯性测量单元,在实现9传感器最佳导航性能布局的同时,保障了每个方向的平动或者转动均可同时由5个传感器进行测量,使其可靠性等同于6套并行工作的单轴独立惯导系统。利用GLT(Generalized LikelihoodTest)方法和Monte Carlo模拟完成了该惯性测量单元故障检测、隔离性能研究。分析结果表明,该惯性测量单元的平均无故障时间为正十二面体6传感器惯性测量单元的1.4倍,为三轴正交配置惯性测量单元的3.8倍,传感器测量随机误差造成的影响分别降低13%和40%。因此,该布局特别适合于对长使用寿命、高安全性、高可用性有严格要求的应用领域。     

基于遗传RBF网络的惯性测量组合模拟电路故障诊断

为解决惯性测量组合模拟电路的诊断不易定位到元件级故障的问题,提出了一种基于遗传RBF网络的智能诊断方法。该方法首先利用RBF神经网络快速准确识别故障的能力,以RBF的训练均方误差为遗传算法的适应度函数,依靠遗传算法强大的全局寻优能力实现故障特征选择。在特征选择的过程中,同时记录使训练均方误差达到最小的最优RBF网络,然后直接利用特征选择过程中训练好的最优RBF网络诊断故障,而无需利用特征选择后的训练数据对RBF网络进行再训练,简化了诊断步骤,同时增强了网络的抗干扰能力。仿真结果表明,该方法能有效去除冗余特征,准确诊断惯性测量组合模拟电路的故障,并有较好的抗噪能力,证明了该方法的有效性和可行性。     

马尔可夫链在冗余系统可靠度求解中的应用

求解了单支光纤陀螺失效率取不同值时系统可靠度随时间的变化曲线,并分析了冗余系统可靠度曲线的意义,为光纤陀螺惯性测量冗余系统的可靠性研究提供了重要的信息,并为冗余系统的费效比计算提供了可信的依据。对组成系统的器件进行冗余是提高系统可靠性的一种常用方法,定量研究复杂冗余系统的冗余关系和求解系统的可靠度是极其困难的,马尔可夫模型是一种有效的方法。分析和确定了一个复杂的光纤陀螺惯性测量冗余系统的冗余关系,介绍了马尔可夫模型的基本原理,讨论了冗余系统应用马尔可夫模型的条件,应用马尔可夫模型建立了冗余系统的状态转移图和状态转移矩阵,最后给出了冗余系统可靠度的解析表达式,定量求解了冗余系统的可靠度。     

一种考虑加表不对称误差的冗余惯组标定方法

使用冗余惯性器件的捷联惯组有效地提高了其可靠性，还能提高导航精度，但也同时对其标定技术提出了新的要求。提出了一种迭代式的冗余惯组分立标定方法，可消除加表不对称误差对标定造成的影响，提高标定精度。首先建立了基于方向余弦的惯性器件输入输出模型，用最优估计方法计算模型中各参数。其次，使用迭代方法消除由于加表刻度因数不对称造成的参数估计误差，且所提方法无需北向基准。试验结果证明，在整个5100 s的动态导航中使用所提方法后，全程位置精度均有所提升，并能将末端位置精度提升约400 m。     

液浮惯性元件的真空检漏和真空充液

本文叙述了真空检漏和真空充液对液浮惯性元件的重要作用；分析了惯性元件出现漏油和气泡的诸多原因及其对惯性元件性能的影响；介绍并讨论了提高真空检漏和真空充液质量必须解决的工艺关键问题。通过实践指出了在液浮惯性元件真空充液过程中易入的一般误区，提出了一种行之有效的新的改进真空充液工艺的途径。     

捷联惯导系统(SINS)敏感器斜向配置技术

以四个敏感器的冗余系统为例，对采用冗余敏感器的惯导系统的可靠性进行了分析，对四个敏感器构成的捷联惯导系统的可靠性进行了仿真实验，验证了冗余敏感器可以提高系统可靠性结论的正确性。中给出非正交敏感器测量值向惯导系统正交坐标系转化的方法和转换矩阵。最后对冗余敏感器的配置方式进行了分析。通过仿真实验，得到敏感器最佳配置的条件。     

微型惯性测量组合

本文论述了惯性测量器件和组合的发展简史、机遇，选择微型惯性测量组合牵引我国微米／纳米技术发展的依据，以及采纳的技术路线。     

惯性系统嵌入式软件的工程化管理

针对当前惯性系统嵌入式软件存在的问题,提出了软件工程化管理的方法。软件工程化管理是对软件开发过程的全过程控制以及对软件质量的全方位管理,通过此方法达到提高惯性系统嵌入式软件质量与可靠性的目的。基于惯性系统嵌入式软件的现状,给出了加强软件开发与管理工作的建议。     

惯性平台稳定回路的自抗扰控制

讨论了惯性平台稳定回路自抗扰控制的设计问题。平台稳定系统要求响应速度快，抗干扰能力强，稳态精度高等优良特性。但这些性能指标之间是有矛盾的。采用经典的控制方法综合设计校正时，往往取折中的方案，很难兼顾所有的性能。仿真结果表明，用自抗扰控制方法设计控制规律，其稳定回路跟踪能力和抗干扰能力得到了较大的改善，提高了惯性稳定平台的可靠性和精度。     

冗余技术提高惯性导航系统可靠性的应用

介绍了可靠性的概念、发展历史以及可靠性冗余技术在惯性导航系统中的应用，阐述了冗余技术的基本概念和现状，探讨了惯性导航系统的单表冗余和系统冗余的特点、适用范围和寻求冗余最优配置的方法，提出了目前高可靠性的导航系统的配置方式和采用冗余设计时应注意的问题。     

通过飞机停放航向判断惯导平台漂移误差方法的研究

研究了进口某型飞机通过检查飞机停放航向,间接判断机上惯导系统平台漂移误差大小这一方法的理论依据及其计算公式。该方法简单、实用,不需增加专门设备,深受部队欢迎。这一检测思路对国内从事惯导研制的人员具有重要的参考价值。     

可靠性物理技术与导弹惯性平台贮存寿命预测

－本文在分析导弹惯性平台贮存试验数据的基础上，运用可靠性物理技术，研究探索了惯性平台贮存失效机理，建立了惯性平台贮存寿命可靠性物理模型，提出了预测惯性平台贮存寿命的计算方法。     

基于微机械惯性传感器的卫星电视天线稳定系统

介绍了一套基于微机械惯性传感器测量的卫星电视接收天线稳定系统的组成、工作原理及技术要求，讨论了系统的几项关切技术，包括：微机械惯性姿态测量模块，步进电动机闭环伺服控制以及场强自动跟踪技术。计算仿真和样机实验的结果表明：系统达到了预期的技术指标，已能够满足舰船上的应用要求。由于微机械测量器件的采用，系统具有体积小、成本低、性能可靠的优点。     

惯性平台稳定回路的变结构控制

本文讨论了惯性平台稳定回路的变结构滑模控制规律的设计问题。在二自由度陀螺稳定平台中,稳定回路通常按角度输入进行设计,但是这种系统的动态误差主要来自舰船摇摆时轴上的摩擦力矩引起的稳定误差,因此,用经典方法设计的控制规律在实际使用中动态误差较大。本文用变结构滑模控制方法设计了控制规律,仿真结果表明变结构稳定回路的抗干扰能力和跟踪性能得到了较大的改善,提高了惯性稳定平台的可靠性和精度。