CN103940451B - 基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法 - Google Patents

Abstract

基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，针对冗余陀螺，根据陀螺构型，自主计算两个系数优化的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，判断陀螺故障。获知陀螺存在故障后，定位陀螺故障时，依次计算4个陀螺的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，结合对可疑陀螺的排除，定位陀螺故障。与现有技术相比，本发明方法给出了1个陀螺故障时，严格的故障判断与定位逻辑，无误判，漏判率较低；只需预置很少的参数，可在统一框架下适应所有冗余(5个及5个以上)陀螺构型，自主性强，计算量小。

Description

基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法

技术领域

本发明涉及一种基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，属于故障诊断领域。

背景技术

根据寿命、测量精度等要求，不同航天器配置的陀螺类型、个数不同。陀螺的寿命和可靠性严重影响航天器的任务使命。针对长寿命、高可靠的要求，很多航天器配置6个以上的陀螺(包括6个)。当陀螺发生故障后，如何迅速诊断并定位陀螺故障，降低漏诊，避免误诊，减小故障影响，杜绝系统发生重大灾难，是需要重点关注的问题。

目前，常用陀螺故障诊断方法有：状态估计法(航天控制，2004年3期，张云等，《基于星敏感器角速率估计的陀螺故障诊断》)、测量信号分析法(数字技术与应用，2011年第7期，裴甲瑞等，《基于小波分析模极大值的陀螺故障诊断方法》)、平衡方程法(专利CN201310108771，王新民等，《一种陀螺测量系统的故障诊断方法》)、等价空间法(全国第八届空间及运动体控制技术学术会议，何英姿等，《斜装陀螺系统及其软故障检测方法》)等多种方法。

基于状态估计的方法，使用了其它部件信息进行陀螺故障诊断，当相应部件故障时，容易出现耦合故障，不能分离故障；基于测量信号分析的故障诊断算法，计算量大，实时性不好，对于航天器这种计算约束大、实时性要求高的情况，适用性差。

目前，在轨航天器常用的方法是平衡方程法与等价空间法，这两种方法存在下面的技术问题：

1)使用5个陀螺的构型众多(若安装9个陀螺，则有共126种)，各个构型平衡方程的系数、判断阈值不同，参数众多，且参数选择随意性较大，参数确定的自主性较差；

2)某些较恶劣的陀螺构型，同组平衡系数相差非常大，可能导致误判。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，针对冗余陀螺，根据陀螺构型，计算两个系数优化的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，判断陀螺故障。获知陀螺存在故障后，定位陀螺故障时，依次计算4个陀螺的零空间向量，通过陀螺测量在零空间向量上的投影大小，结合对构型导致可疑陀螺的排除，定位陀螺故障。

本发明的技术解决方案是：

基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，步骤如下：

(1)在卫星上安装至少5个陀螺，根据陀螺构型计算陀螺安装矩阵R的零空间向量K；所述陀螺安装矩阵 $R={\left[\begin{array}{ccccc}{O}_{\mathrm{gm}1}^T& O_{\mathrm{gm}2}^T& O_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，O_gm1、O_gm2、O_gm3、O_gm4和O_gm5为任选的五个卫星上安装的陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

(2)根据陀螺安装矩阵R，计算矩阵M_Tmp，选择矩阵M_Tmp中与向量K夹角最大的列向量Kvn，并将Kvn正交化；

(3)比较陀螺测量值在零空间向量K上的投影p1与阈值m₁的大小，比较陀螺测量值在向量Kvn上的投影p2与阈值m₂的大小，若p1>m₁或p2>m₂，则存在陀螺故障，转入步骤(4)；若p1≤m₁且p2≤m₂，则未发现陀螺故障，结束；

(4)从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺，如果该4个陀螺是整体第一次被选取，则根据所述4个陀螺的安装矩阵，计算4个陀螺的零空间向量h，h＝[-1 k₁ k₂ k₃]；如果该4个陀螺被整体选取过，则另外选取4个陀螺，如果从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺的所有可能均已经遍历，则结束；

${\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]}^T=\mathrm{inv}\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gn}2}^T& O_{\mathrm{gn}3}^T& O_{\mathrm{gn}4}^T\end{array}\right]\·O_{\mathrm{gn}1}^T;$ O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4为所述从陀螺安装矩阵R对应的陀螺中依次选取4个陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

(5)计算陀螺测量值在零空间向量h上的投影p3，比较p3与阈值m₃的大小，若p3≥m₃，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺无故障，之后返回步骤(4)重新选取4个陀螺；

若p3<m₃，判断h中元素的绝对值与阈值m₄的大小，若h中元素的绝对值都≥m₄，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若h中元素的绝对值<m₄，该元素对应的陀螺可能故障，在之前计算中该陀螺故障可能性被排除，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若在之前计算中该陀螺故障可能性未排除，则该元素对应的陀螺与步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺置为可疑陀螺，返回(4)重新选取4个陀螺。

所述步骤(1)中零空间向量K的计算方法为：

(2.1)选择陀螺安装矩阵R对应的陀螺中的3个，陀螺安装向量组成3*3矩阵，计算其逆矩阵

$A_{\mathrm{Temp}}=\mathrm{inv}\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right];$ 其中，inv为求括号中矩阵的逆运算；

(2.2)计算向量b₁和b₂，b₁和b₂均为中间变量，且有 $b_2=A_{\mathrm{Temp}}\&CenterDot;O_{\mathrm{gm}2}^T;$

(2.3)根据陀螺构型，选取自变量a的值，计算向量b₃，b₃＝-b₁+a·b₂，令 $K_{\mathrm{tmp}1}={\left[\begin{array}{ccc}1& a& b_3^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp1均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp1；计算向量b₄，b₄＝-b₁-a·b₂，令 $K_{\mathrm{tmp}2}={\left[\begin{array}{ccc}1& -a& b_4^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp2均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp2；比较K_tmp1、K_tmp2中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，较小的一组即为零空间向量K

自变量a的值具体通过如下方式确定：

求方程组R^Tx＝0的特解。由于R^T为的5×3矩阵，所以方程组有两个特解。由两个特性线性组合得所述方程组的通解。令所述通解中的某一元素为1，则求得通解中最大值与最小值。由所述最大值、最小值组成闭区间即为自变量a的范围。在所述范围内按照一定步长，确定a值；

所述步骤(2)中M_Tmp的计算方法为：

M_Tmp＝E_5×5-R(inv(R^TR)R^T)，其中，E_5×5为5*5单位矩阵，inv为求括号中矩阵的逆运算；

将Kvn正交化具体为： $\mathrm{Kvn}=\mathrm{Kvn}-\frac{{\mathrm{Kvn}}^T\&CenterDot;K}{K^T\&CenterDot;K}\&CenterDot;K.$

所述步骤(3)中p1、p2、m₁、m₂具体通过如下方式确定：

p1＝|K^T·ω|，p2＝|Kvn^T·ω|，其中ω为五个陀螺测量值组成的列向量；

m₁＝((m_GyroFault-1)·km+ka)·b_GyroNorm，其中b_GyroNorm为正常陀螺常漂上限，b_Gyrofault为预设的故障陀螺的常漂下限，m_GyroFault＝b_Gyrofault/b_GyroNorm，km为K分量的绝对值的最大值，ka为K的各分量绝对值之和；

m₂＝((m_GyroFault-1)·km_vn+ka_vn)·b_GyroNorm，km_vn为Kvn分量的绝对值的最大值，ka_vn为Kvn的各分量绝对值之和。

所述步骤(5)中p3、m₃和m₄具体通过如下方式确定：

p3＝|-ω_n1+k₁·ω_n2+k₂·ω_n3+k₃·ω_n4|，其中，ω_n1、ω_n2、ω_n3、ω_n4依次为O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4对应的陀螺的测量值；

m₃＝ka_h·b_GyroNorm，ka_h为h的各分量绝对值之和。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明方法给出了1个陀螺故障时，严格的故障判断与定位逻辑，无误判，漏判率较低；只需预置很少的参数(2个，b_GyroNorm、m_GyroFault)，可在统一框架下适应所有5陀螺构型，自主性强，计算量小。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为9个陀螺在航天器本体坐标系中的安装示意图；

图3为9个陀螺在航天器本体坐标系XOY平面的投影示意图。

具体实施方式

本发明提供了基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，如图1所示，步骤如下：

(1)在卫星上安装至少5个陀螺，可以是三浮陀螺、光纤陀螺、二浮陀螺等陀螺。根据陀螺构型计算陀螺安装矩阵R的零空间向量K；所述陀螺安装矩阵 $R={\left[\begin{array}{ccccc}{O}_{\mathrm{gm}1}^T& O_{\mathrm{gm}2}^T& O_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，O_gm1、O_gm2、O_gm3、O_gm4和O_gm5为任选的五个卫星上安装的陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

零空间向量K的计算方法为：

(1.1)选择陀螺安装矩阵R对应的陀螺中的3个，陀螺安装向量组成3*3矩阵 $\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right],$ 计算其逆矩阵

$A_{\mathrm{Temp}}=\mathrm{inv}\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gm}3}^T& O_{\mathrm{gm}4}^T& O_{\mathrm{gm}5}^T\end{array}\right];$ 其中，inv为求括号中矩阵的逆运算；

(1.2)计算向量b₁和b₂，b₁和b₂均为中间变量，且有 $b_2=A_{\mathrm{Temp}}\&CenterDot;O_{\mathrm{gm}2}^T;$

(1.3)根据陀螺构型，选取自变量a的值。自变量a的值通过如下方式确定：求方程组R^Tx＝0的特解。由于R^T为的5×3矩阵，所以方程组有两个特解。由两个特性线性组合得所述方程组的通解。令所述通解中的某一元素为1，则求得通解其它元素的最大值与最小值。由所述最大值、最小值组成闭区间，即为自变量a的范围。在所述范围内按照一定步长，确定a值；

(1.4)计算向量b₃，b₃＝-b₁+a·b₂，令 $K_{\mathrm{tmp}1}={\left[\begin{array}{ccc}1& a& b_3^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp1均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp1；计算向量b₄，b₄＝-b₁-a·b₂，令 $K_{\mathrm{tmp}2}={\left[\begin{array}{ccc}1& -a& b_4^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp2均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp2；比较K_tmp1、K_tmp2中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，较小的即为零空间向量K；

(2)根据陀螺安装矩阵R，计算矩阵M_Tmp，选择矩阵M_Tmp中与向量K夹角最大的列向量Kvn，并将Kvn正交化；

M_Tmp的计算方法为：

M_Tmp＝E_5×5-R(inv(R^TR)R^T)，其中，E_5×5为5*5单位矩阵，inv为求括号中矩阵的逆运算；

将Kvn正交化具体为： $\mathrm{Kvn}=\mathrm{Kvn}-\frac{{\mathrm{Kvn}}^T\&CenterDot;K}{K^T\&CenterDot;K}\&CenterDot;K.$

(3)比较陀螺测量值在零空间向量K上的投影p1与阈值m₁的大小，比较陀螺测量值在向量Kvn上的投影p2与阈值m₂的大小，若p1>m₁或p2>m₂，则存在陀螺故障，转入步骤(4)；若p1≤m₁且p2≤m₂，则未发现陀螺故障，结束；

p1、p2、m₁、m₂具体通过如下方式确定：

p1＝|K^T·ω|，p2＝|Kvn^T·ω|，其中ω为五个陀螺测量值组成的列向量；

m₁＝((m_GyroFault-1)·km+ka)·b_GyroNorm，其中b_GyroNorm为正常陀螺常漂上限，b_Gyrofault为预设的故障陀螺的常漂下限，m_GyroFault＝b_Gyrofault/b_GyroNorm，超过b_Gyrofault即定义为故障陀螺，km为K分量的绝对值的最大值，ka为K的各分量绝对值之和；

m₂＝((m_GyroFault-1)·km_vn+ka_vn)·b_GyroNorm，km_vn为Kvn分量的绝对值的最大值，ka_vn为Kvn的各分量绝对值之和。

(4)从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺，如果该4个陀螺是整体第一次被选取，则根据所述4个陀螺的安装矩阵，计算4个陀螺的零空间向量h，h＝[-1 k₁ k₂ k₃]；如果该4个陀螺被整体选取过，则另外选取4个陀螺，如果从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺的所有可能均已经遍历，则结束；

${\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]}^T=\mathrm{inv}\left[\begin{array}{ccc}{O}_{\mathrm{gn}2}^T& O_{\mathrm{gn}3}^T& O_{\mathrm{gn}4}^T\end{array}\right]\&CenterDot;O_{\mathrm{gn}1}^T;$ O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4为所述从陀螺安装矩阵R对应的陀螺中依次选取4个陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

(5)计算陀螺测量值在零空间向量h上的投影p3，比较p3与阈值m₃的大小，若p3≥m₃，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺无故障，之后返回步骤(4)重新选取4个陀螺；

若p3<m₃，判断h中元素的绝对值与阈值m₄的大小，若h中元素的绝对值都≥m₄，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若h中元素的绝对值<m₄，该元素对应的陀螺可能故障，若在之前计算中该陀螺故障可能性被排除，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若在之前计算中该陀螺故障可能性未排除，则该元素对应的陀螺与步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺置为可疑陀螺，返回(4)重新选取4个陀螺。

p3、m₃和m₄具体通过如下方式确定：

p3＝|-ω_n1+k₁·ω_n2+k₂·ω_n3+k₃·ω_n4|，其中，ω_n1、ω_n2、ω_n3、ω_n4依次为O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4对应的陀螺的测量值；

m₃＝ka_h·b_GyroNorm，ka_h为h的各分量绝对值之和。

实施例

下面以安装9个陀螺的航天器为例，对本发明的陀螺故障判断与定位方法进行介绍。该航天器陀螺的安装如图2、图3所示。

9个陀螺的安装向量

G1：O₁＝[0.00000000,0.81649603,0.57735105]；

G2：O₂＝[‐0.70710630,0.40824801,0.57735105]；

G3：O₃＝[‐0.70710630,‐0.40824801,0.57735105]；

G4：O₄＝[0.00000000,‐0.81649603,0.57735105]；

G5：O₅＝[0.70710630,‐0.40824801,0.57735105]；

G6：O₆＝[0.70710630,0.40824801,0.57735105]；

G7：O₇＝[0.40824801,‐0.70710630,0.57735105]；

G8：O₈＝[0.40824801,0.70710630,0.57735105]；

G9：O₉＝[‐0.81649603,0.00000000,0.57735105]；

取b_GyroNorm＝3°/h，m_GyroFault＝13。

使用G1、G2、G3、G7、G8，考虑其陀螺常漂分别为50°/h、-3°/h、-3°/h、-3°/h、-2°/h。

ω＝[0.00026398 -0.00000600 -0.00003000 -0.00001200 0.00001800]^T。

1.计算零空间向量K

陀螺的安装向量

O_gm1＝[0.00000000,0.81649603,0.57735105]；

O_gm2＝[‐0.70710630,0.40824801,0.57735105]；

O_gm3＝[‐0.70710630,‐0.40824801,0.57735105]；

O_gm4＝[0.40824801,‐0.70710630,0.57735105]；

O_gm5＝[0.40824801,0.70710630,0.57735105]；

1)选择三个陀螺安装向量组成3*3矩阵

$\left[\begin{array}{ccc}-0.70710630& 0.40824801& 0.40824801\\ -0.40824801& -0.70710630& 0.70710630\\ 0.57735105& 0.57735105& 0.57735105\end{array}\right]$

计算其逆矩阵

$A_{\mathrm{Temp}}=\left[\begin{array}{ccc}-0.89657608& 0.00000000& 0.63397374\\ 0.70710726& -0.70710726& 0.36602491\\ 0.18946882& 0.70710726& 0.73204982\end{array}\right];$

2)计算向量

$b_1=\left[\begin{array}{c}0.36602540\\ -0.36602540\\ 1.00000000\end{array}\right];$

$b_2=\left[\begin{array}{c}1.00000000\\ -0.57735027\\ 0.57735027\end{array}\right];$

3)在[0.352.9]之间按照0.05的步长选择a,计算零空间向量

K＝[1.000000 1.100000 -1.466025 1.001110 -1.635085]^T；

2.计算零空间向量

Kvn＝[0.441171 -0.381826 0.220346 -0.058967 -0.220724]^T

3.故障判断

1)p1＝0.000260，p2＝0.000109；

2)m₁＝0.000376；

3)m₂＝0.000096；

4)由p1<m₁、p2>m₂知，存在故障，转入4故障定位。

4.故障定位

1)选择G2、G3、G7、G8组成序列，则

[k₁ k₂ k₃]^T＝[1.000000 -0.577350 0.577350]^T

向量

h＝[-1.000000 1.000000 -0.577350 0.577350]

p3＝0.000007，m₃＝0.000046；

ka_h＝3.154700，m₄＝0.4506714；

p3小于m₃，h中元素都大于m₄，记录G1、G2、G3、G7、G8为可疑陀螺。

2)选择G1、G3、G7、G8组成序列，

[k₁ k₂ k₃]^T＝[0.366025 -0.366025 1.000000]^T

向量

h＝[-1.000000 0.366025 -0.366025 1.000000]；

p3＝0.000253、m₃＝0.000040，p3大于m₃，则G2为无故障陀螺；

3)剔除G3，G1、G2、G7、G8组成序列，

[k₁ k₂ k₃]^T＝[0.366025 -0.154700 0.788675]^T

向量

h＝[-1.000000 0.366025 -0.154700 0.788675]；

p3＝0.000250、m₃＝0.000034，p3大于m₃，则G3为无故障陀螺

4)剔除G7，G1、G2、G3、G8组成序列

[k₁ k₂ k₃]^T＝[0.633975 -0.267949 0.633975]^T；

向量

h＝[-1.000000 0.633975 -0.267949 0.633975]；

p3＝0.000248、m₃＝0.000037，p3大于m₃，则G7为无故障陀螺

5)剔除G8，G1、G2、G3、G7组成序列

[k₁ k₂ k₃]^T＝[1.732051 -1.366026 0.633975]^T；

向量

h＝[-1.000000 1.732051 -1.366026 0.633975]；

p3＝0.000241、m₃＝0.000069，p3大于m₃，则G8为无故障陀螺。

6)综合上述判断，可知G2、G3、G7、G8皆被排除，G1可疑，则G1为故障陀螺，定位完成。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于步骤如下：

(1)在卫星上安装至少5个陀螺，根据陀螺构型计算陀螺安装矩阵R的零空间向量K；所述陀螺安装矩阵 $R={\left[\begin{array}{ccccc}{O}_{gm1}^T& O_{gm2}^T& O_{gm3}^T& O_{gm4}^T& O_{gm5}^T\end{array}\right]}^T,$ 其中，O_gm1、O_gm2、O_gm3、O_gm4和O_gm5为任选的五个卫星上安装的陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

(2)根据陀螺安装矩阵R，计算矩阵M_Tmp，选择矩阵M_Tmp中与向量K夹角最大的列向量Kvn，并将Kvn正交化；

(3)比较陀螺测量值在零空间向量K上的投影p1与阈值m₁的大小，比较陀螺测量值在向量Kvn上的投影p2与阈值m₂的大小，若p1>m₁或p2>m₂，则存在陀螺故障，转入步骤(4)；若p1≤m₁且p2≤m₂，则未发现陀螺故障，结束；

(4)从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺，如果该4个陀螺是整体第一次被选取，则根据所述4个陀螺的安装矩阵，计算4个陀螺的零空间向量h，h＝[-1 k₁ k₂ k₃]；如果该4个陀螺被整体选取过，则另外选取4个陀螺，如果从陀螺安装矩阵R对应的5个陀螺中选取4个陀螺的所有可能均已经遍历，则结束；

${\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]}^T=inv\&lsqb;\begin{array}{ccc}{O}_{gn2}^T& O_{gn3}^T& O_{gn4}^T\end{array}\&rsqb;\&CenterDot;O_{gn1}^T;$ O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4为所述从陀螺安装矩阵R对应的陀螺中依次选取4个陀螺在星本体坐标系下的坐标向量，且均为行向量；

(5)计算陀螺测量值在零空间向量h上的投影p3，比较p3与阈值m₃的大小，若p3≥m₃，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺无故障，之后返回步骤(4)重新选取4个陀螺；

若p3<m₃，判断h中元素的绝对值与阈值m₄的大小，若h中元素的绝对值都≥m₄，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若h中元素的绝对值<m₄，该元素对应的陀螺可能故障，若在之前计算中该陀螺故障可能性被排除，则步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺故障，判断结束，完成故障陀螺的定位；若在之前计算中该陀螺故障可能性未排除，则该元素对应的陀螺与步骤(4)中选取的4个陀螺之外的陀螺置为可疑陀螺，返回(4)重新选取4个陀螺。

2.根据权利要求1所述的基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中零空间向量K的计算方法为：

(2.1)选择陀螺安装矩阵R对应的陀螺中的3个，陀螺安装向量组成3*3矩阵，计算其逆矩阵

$A_{Temp}=inv\&lsqb;\begin{array}{ccc}{O}_{gm3}^T& O_{gm4}^T& O_{gm5}^T\end{array}\&rsqb;;$ 其中，inv为求括号中矩阵的逆运算；

(2.2)计算向量b₁和b₂，b₁和b₂均为中间变量，且有 $b_2=A_{Temp}\&CenterDot;O_{gm2}^T;$

(2.3)根据陀螺构型，选取自变量a的值，计算向量b₃，b₃＝-b₁+a·b₂，令 $K_{tmp1}={\left[\begin{array}{ccc}1& a& b_3^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp1均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp1；计算向量b₄，b₄＝-b₁-a·b₂，令 $K_{tmp2}={\left[\begin{array}{ccc}1& -a& b_4^T\end{array}\right]}^T,$ 针对每个K_tmp2均计算其中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，记录比值最小的一组K_tmp2；比较K_tmp1、K_tmp2中的绝对值最大的元素与绝对值最小的元素的比值，较小的一组即为零空间向量K。

3.根据权利要求2所述的基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于：自变量a的值具体通过如下方式确定：

求方程组R^Tx＝0的特解，R^T为5×3矩阵，方程组R^Tx＝0有两个特解，由该两个特解线性组合得所述方程组的通解；令所述通解中的一元素为1，则求得通解中最大值与最小值，由所述最大值、最小值组成闭区间即为自变量a的范围，在所述范围内按照预设步长，确定a值。

4.根据权利要求1所述的基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中M_Tmp的计算方法为：

M_Tmp＝E_5×5-R(inv(R^TR)R^T)，其中，E_5×5为5*5单位矩阵，inv为求括号中矩阵的逆运算；

将Kvn正交化具体为： $Kvn=Kvn-\frac{{\mathrm{Kvn}}^T\&CenterDot;K}{K^T\&CenterDot;K}\&CenterDot;K.$

5.根据权利要求1所述的基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中p1、p2、m₁、m₂具体通过如下方式确定：

p1＝|K^T·ω|，p2＝|Kvn^T·ω|，其中ω为五个陀螺测量值组成的列向量；

m₁＝((m_GyroFault-1)·km+ka)·b_GyroNorm，其中b_GyroNorm为正常陀螺常漂上限，b_Gyrofault为预设的故障陀螺的常漂下限，m_GyroFault＝b_Gyrofault/b_GyroNorm，超过b_Gyrofault即定义为故障陀螺，km为K分量的绝对值的最大值，ka为K的各分量绝对值之和；

m₂＝((m_GyroFault-1)·km_vn+ka_vn)·b_GyroNorm，km_vn为Kvn分量的绝对值的最大值，ka_vn为Kvn的各分量绝对值之和。

6.根据权利要求1所述的基于零空间向量自主优化选择的冗余陀螺故障定位方法，其特征在于：所述步骤(5)中p3、m₃和m₄具体通过如下方式确定：

p3＝|-ω_n1+k₁·ω_n2+k₂·ω_n3+k₃·ω_n4|，其中，ω_n1、ω_n2、ω_n3、ω_n4依次为O_gn1、O_gn2、O_gn3和O_gn4对应的陀螺的测量值；

ka_h为h的各分量绝对值之和，b_GyroNorm为正常陀螺常漂上限，b_Gyrofault为预设的故障陀螺的常漂下限，m_GyroFault＝b_Gyrofault/b_GyroNorm。