Page 128 - 航空电子传感器技术的研究与应用

第三章 航空电子传感器技术

定性对传感器故障诊断带来的影响；ALCALAY 等设计了基于自适应扩展卡尔曼
滤波算法（EKF）的“虚拟传感器”，用于在线估计飞机纵向运动参数，以避免
单一传感器故障对飞行造成影响；HENRY 等分别设计了两种滤波器进行比较，

其一是对故障信号 H 范数的最优估计，其二是基于 H/H_ 算法的混合滤波器，实
现对故障的敏感性增强和降低未知输入信号带来的影响；BERDJAG 等专门针对
飞机中惯性系统出现的非指令振荡信号，利用谐波滤波器来对故障进行诊断；
RAFI 等考虑强发动机喘振影响飞机速度传感器测量精度的情况，设计了基于观

测器的诊断算法来平滑速度信号，最终在 CJ-144 飞机的试飞实验中得到验证；
JOSHI 等利用增广状态来认定传感器偏置故障的充分必要条件；ZAHED 等利用
EKF 设计了迎角与空速的“虚拟传感器”，加强信号的可靠性，增强控制品质；
胡锐等基于模糊逻辑和平均加权思想，设计出了一种随陀螺误差累积时间变化的

自适应故障检测算法，并通过多种传感器重构故障信号。
传统的基于模型方法存在着动力学建模不精确和对非线性处理过于简化的
弊端，尤其在处理复杂的气动力和力矩上较明显。许多学者为了回避这个问题，
提出了利用基于非故障机载传感器信息建立的运动学模型来对故障进行诊断。

VANEYKEREN 等基于 EKF 算法，利用运动学模型解析余度诊断波音 747 中大
气数据传感器（Air Data Sensors，ADS）出现的故障；LU 等在此基础之上设计
了二阶自适应 EKF 算法，基于运动学模型实现了对惯性测量单元中偏航角速率
故障信号的诊断，最后利用真实飞行数据表明了二阶自适应 EKF 算法具有强鲁

棒性。
针对控制系统中可能出现的多故障情况，LU 等同时考虑了作动器故障和传
感器故障，针对航姿参考系统和 ADS 故障，设计了包含故障诊断系统和重构系
统的飞行容错控制系统，这种设计打破了传感器故障诊断以作动器正确运动为前

提的假设，为系统赋予更强的鲁棒性；BOŠKOVIć 等在考虑作动器故障和发动机
慢变故障的基础之上，又引入了 ADS 失效故障，基于此设计了基于自适应方法
和状态观测器的“虚拟传感器”，并给出了系统稳定证明；董文瀚等也针对大型
运输机同时考虑了作动器故障和传感器故障，设计了基于神经网络的扩张观测器

来实现系统的故障诊断与容错。
（三）基于信息方法研究现状
基于信息方法（数据驱动方法和基于信号的方法）是利用过去和现在信号中

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