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组合导航系统故障诊断综合决策方法研究

焦书红  
【摘要】:随着航海高新技术的发展,将组合导航系统配置到舰船上已经成为必要的发展趋势。无论从性能上还是从功能上讲,组合导航系统的表现都比单一的导航设备更加完善。即使工作在条件较为苛刻的环境中,组合导航系统提供的位置都较为精确,精度都较高,鲁棒性也很强。正因为组合导航系统拥有如此强大的功能,所以一旦出现故障,造成的后果也是不堪设想的。若要保证组合导航系统在受到故障干扰的情况下仍然能够稳定的工作,故障诊断技术的研究与应用就是势在必行的。 首先,本文以SINS/GPS/DVL组合导航系统为例,介绍各导航子系统的工作原理及特点后,分析了导致各导航子系统发生故障的原因。 其次,在综合阐述了国内外故障诊断方法的基础上,采用了目前应用较为广泛的不依赖于模型的故障诊断方法。由于组合导航系统自身的高阶复杂性,单一的故障诊断方法已无法满足精确诊断的要求,所以本文在不依赖于模型的故障诊断方法中选取了神经网络方法、遗传算法、小波变换以及模糊推理四种方法,并将后三种分别与第一种进行有机的结合形成三种组和合故障诊断方法,即遗传算法优化BP神经网络法、小波神经网络法以及模糊神经网络法,针对SINS/GPS/DVL组合导航系统的故障诊断进行了仿真。 然后,介绍了三种组故障诊断方法的算法原理,以陀螺仪的故障诊断为例验证了三种方法在故障诊断上的可行性后,设计出了每种方法针对组合导航系统故障诊断的原理图。利用MATLAB2011编程软件对SINS/GPS/DVL组合导航系统的故障诊断的三种方法进行仿真验证。 最后,在分析了三种故障诊断法仿真验证结果的基础上,提出了一种基于SINS/GPS/DVL组合导航系统的故障诊断综合决策法。该方法就是将SINS/GPS/DVL系统分为三个模块:速度为观测量模块、位置为观测量模块以及捷联惯导信息模块。针对不同的模块,根据前面三种组合故障诊断方法的仿真分析结果,选择其中的一种或者是两种进行故障诊断。将每个模块的诊断结果与最终诊断结果进行对比,验证该综合决策法的有效性和可行性。


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