Page 135 - 航空电子传感器技术的研究与应用

Research and Application of Avionics Sensor Technology
航空电子传感器技术的研究与应用

针对故障模式设计的控制算法。在工程中常见的传感器故障类型有偏差故障、开
路故障、断路故障、周期性故障以及漂移故障。偏差故障是指在一定时间后，传
感器的测量结果与被测参数的真实值之间会出现一个恒定的误差。开路故障是指

在一定时间后，传感器的测量输出值为一恒定值。短路故障是指在一定时间后，
传感器的测量输出值归置为零。周期性故障是指在一定时间后，传感器的测量输
出值叠加某一频率的信号。漂移故障是指在一定时间后，传感器的测量输出值以
某一速率偏移原信号。

2. 无人机执行机构故障
无人机的执行机构是飞行控制信号的直接执行者，它们负责接收和处理来自
机载传感器和飞行控制系统的指令，并将其转化为有效的飞行控制信号，从而实
现飞行控制功能。由于频繁的任务执行和环境干扰，无人机执行器通常会遇到各

种故障，导致效率降低以及电路和机械的损坏。执行机构故障可以分为部分失效、
完全失效和失控。部分失效指电机电压发生损失但电机处于可控状态，效果和电
机正常运转但旋翼发生损伤一样；完全失效指电机电压为零或与电机共轴的旋翼
直接卡死，此时的升力和力矩都为零；失控是指电机转速突然达到最大且无法调

速而失去控制。
（二）无人机传感器故障诊断
传感器广泛用于获取信息和信号，特别是在环境监测中，尽早识别传感器故
障是故障诊断的最重要方面，以确保数据的准确性和可靠性。传感器故障诊断是

提高整个故障诊断系统可靠性的重要途径。在复杂环境中，传感器性能下降的原
因有多种。对于传感器故障的早期诊断，主要的解决方案是使用多个传感器同时
测量同一参数，并将测量结果中的偏差视为故障。这种方法通常是有效的，但过
度使用传感器不仅会增加成本，还会使系统更加复杂。传感器的故障类型可分为

硬件和软件两大类。硬件故障：在硬件设计中可能由于设备中的任何组件失效、
电气或机械失效、人为错误、环境问题或其他设备问题导致传感器发生故障。通
常可以通过在设计中添加冗余机制来减少此风险。软件故障：由于软件系统可能
出现错误而导致传感器失效。例如，当传感器与数据处理和控制系统没有正确通

信时，就可能导致数据丢失或异常值。通常对于无人机传感器的故障诊断，有基
于知识、基于模型、基于信号处理、硬件冗余和解析冗余等方法。近年来，基于
神经网络法的故障诊断方法在无人机传感器故障诊断领域得到了广泛应用。

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