空天飞行器多源多余度模糊容错导航系统设计方法

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.04.006

兵工学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (4): 670-680.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.04.006

空天飞行器多源多余度模糊容错导航系统设计方法

景羿铭，王融，熊智，赵耀，刘建业

（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京 211100）

收稿日期:2019-05-14 修回日期:2019-05-14 上线日期:2020-06-02
通讯作者: 熊智（1976—），男，研究员，博士生导师 E-mail:xznrc@nuaa.edu.cn
作者简介:景羿铭（1995—），女，硕士研究生。E-mail:jyming@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（61533009、61673208、61703208、61873125、61533008）；陆军装备部“十三五”预先研究项目（30102080101）；江苏省“333工程”科研资助立项项目（BRA2016405）；江苏省自然科学基金项目（BK20181291、BK20170815、BK20170767）；中央高校基本科研业务费专项项目（NT2018108、NZ2019007）；江苏省高校优势学科建设工程项目（2014年）；江苏省物联网与控制技术重点实验室基金项目（2014年）

The Design Method of Multi-source Redundant Fuzzy Fault-tolerant Navigation System for Aerospace Vehicles

JING Yiming， WANG Rong， XIONG Zhi， ZHAO Yao， LIU Jianye

（College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211100, Jiangsu, China）

Received:2019-05-14 Revised:2019-05-14 Online:2020-06-02

摘要/Abstract

摘要： 空天飞行器多任务、多工作模式的特征，要求导航系统具有灵活性且保证精确性和稳定性。在空天飞行器中，常用多种导航传感器组成多源容错组合导航系统，但是单余度组合导航系统并不能满足空天飞行器可靠性的要求。针对上述问题，提出一种多源多余度模糊容错导航系统设计方法，在每个余度系统已设计故障诊断和隔离的基础上，通过模糊评估计算每个导航系统的品质因子，从而有效地诊断和隔离惯性导航系统的故障，保证导航系统的精度和可靠性，该方法对软、硬故障均具有较好的处理能力。仿真结果表明，基于该方法的导航系统结构具备容错性能，在系统出现故障的情况下，比传统多源导航系统具有更优的性能，且在不同飞行阶段具备良好的适用性。

关键词: 空天飞行器, 导航系统, 多源多余度, 模糊容错, 模糊评估

Abstract: The multi-mission and multi-working mode of aerospace vehicles requires the navigation system to be flexible, accurate and stable. In aerospace vehicles, a variety of navigation sensors are often used to form a multi-source fault-tolerant integrated navigation system. A multiple source redundancy design method of fuzzy fault-tolerant navigation system is proposed. On the basis of designed fault diagnosis and isolation of each redundant system, the quality factor of each navigation system is calculated through fuzzy evaluation, thus effectively diagnosing and isolating the failure of inertial navigation system and ensuring its accuracy and reliability.The proposed method has good processing capacity for soft and hard faults. The simulated results show that the proposed method-based navigation system has the fault-tolerant performance. In the case of system malfunction, it has better performance compared to the traditional multi-source navigation system and good applicability in different flying stages. Key

Key words: aerospacevehicle, navigationsystem, multisourceandredundancy, faulttolerance, fuzzyevaluation

中图分类号:

V249.32⁺8

景羿铭，王融，熊智，赵耀，刘建业. 空天飞行器多源多余度模糊容错导航系统设计方法[J]. 兵工学报, 2020, 41(4): 670-680.

JING Yiming， WANG Rong， XIONG Zhi， ZHAO Yao， LIU Jianye. The Design Method of Multi-source Redundant Fuzzy Fault-tolerant Navigation System for Aerospace Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2020, 41(4): 670-680.

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第41卷第4期2020 年4月
兵工学报ACTA ARMAMENTARII
Vol.41No.4Apr.2020

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空天飞行器多源多余度模糊容错导航系统设计方法

The Design Method of Multi-source Redundant Fuzzy Fault-tolerant Navigation System for Aerospace Vehicles

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