CN117131611B - 可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器定位技术领域，特别涉及一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置。该方法包括：获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；其中，运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，运动数据包括安装矩阵和角增量；基于运动数据，建立异构陀螺的平衡方程模型；基于平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对异构陀螺进行故障诊断，得到异构陀螺的故障状态；基于故障状态和运行状态，确定异构陀螺的选用方案。本方案能够根据需求在光纤和激光两种陀螺之间合理的切换，充分利用光纤和激光两类陀螺进行高效准确的故障诊断，保证了飞行器全周期陀螺的导航精度。

Description

可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置

技术领域

本发明涉及飞行器定位技术领域，特别涉及一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置。

背景技术

陀螺的准确选用是飞行器姿态确定的重要前提。可重复使用飞行器相对于传统飞行器而言，前者不仅需要完成在轨任务，还需要顺利返回，因此可重复使用飞行器需要配备两种不同特性的陀螺（例如光纤陀螺和激光陀螺），而后者只需要完成在轨任务，因此传统飞行器只配备一种特性的陀螺即可（例如光纤陀螺或激光陀螺）。

相关技术中，飞行器的陀螺选用方法通常只针对单一特性的陀螺。当针对两种不同特性的陀螺进行选用时，就会导致可重复使用飞行器的导航精度降低。

基于此，目前亟需一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置来解决上述技术问题。

发明内容

为了提高可重复使用飞行器的导航精度，本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法，包括：

获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；其中，所述运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，所述异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，所述运动数据包括安装矩阵和角增量；

基于所述运动数据，建立所述异构陀螺的平衡方程模型；

基于所述平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态；

基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案。

优选地，所述基于所述平衡方程模型、所述光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态，包括：

基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数；

当所述正常光纤陀螺的个数等于或大于五个时，基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数；

当未故障光纤陀螺的个数小于五个，且所述未故障光纤陀螺和所述激光陀螺个数之和大于或等于五个时，基于所述平衡方程模型对所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

当未故障陀螺的个数小于五个时，基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数。

优选地，所述基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数，包括：

基于所述平衡方程模型，得到每个所述光纤陀螺的分数；

基于所述分数和预设的故障诊断标准，确定正常光纤陀螺的个数。

优选地，所述预设的故障诊断标准包括：

若每个所述光纤陀螺的分数均为最高分，则不设置故障陀螺；

若所述光纤陀螺的分数不完全相同，则基于预设的第一故障阈值设置故障陀螺。

优选地，所述基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数，包括：

基于所述正常光纤陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第一惯性角速度；

基于所述激光陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二惯性角速度；

基于所述第一惯性角速度和所述第二惯性角速度，得到所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺的第一对比误差；

基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定所述正常激光陀螺的个数。

优选地，所述基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定所述正常激光陀螺的个数，包括：

当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低二分；

当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值，且小于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低一分；

当所述第一对比误差小于所述第一诊断阈值时，所述激光陀螺的分数增加二分；

基于所述激光陀螺的分数和预设的第二故障阈值，设置故障激光陀螺。

优选地，所述基于所述星敏感器对所述未故障异构陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数，包括：

基于所述星敏感器，得到所述可重复使用飞行器的第一角增量；

基于所述未故障异构陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二角增量；

基于所述第一角增量和所述第二角增量，得到所述星敏感器和所述未故障异构陀螺的第二对比误差；

基于预设的第二诊断阈值和所述第二对比误差，确定正常陀螺的个数。

优选地，所述基于预设的第二诊断阈值和所述第二对比误差，确定所述正常陀螺的个数，包括：

当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值的二倍时，所述未故障异构陀螺的分数降低二分；

当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值，且小于所述第二诊断阈值的二倍时，所述未故障异构陀螺的分数降低一分；

当所述第二对比误差小于所述第二诊断阈值时，所述未故障异构陀螺的分数增加二分；

基于所述未故障异构陀螺的分数和预设的第三故障阈值，设置故障激光陀螺。

优选地，所述基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案，包括：

当所述可重复使用飞行器处于非在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述激光陀螺且存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有所述正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则不测量惯性角速度；

当所述可重复使用飞行器处于在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述光纤陀螺且存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有所述正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则将轨道角速度赋值给惯性角速度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置，包括：

获取单元，用于获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；其中，所述运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，所述异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，所述运动数据包括安装矩阵和角增量；

建模单元，用于基于所述运动数据，建立所述异构陀螺的平衡方程模型；

诊断单元，用于基于所述平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态；

确定单元，用于基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案。

本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置，首先对异构陀螺进行多轮诊断，再根据预设的阈值判断异构陀螺是否存在异常，并根据不同的诊断结果选出不同的异构陀螺搭配方案来对可重复使用飞行器进行导航。通过对两类不同的陀螺在飞行的不同阶段进行融合一体化设计，解决了不同飞行阶段不同类别的陀螺切换和混合使用的难题，保证了可重复使用飞行器在整个飞行阶段能够根据需求在光纤和激光两种陀螺之间合理的切换，同时充分利用光纤和激光两类陀螺的信息，进行高效准确的故障诊断，保证了飞行器全周期陀螺的导航精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；

图3是本发明一实施例提供的可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置结构图；

图4至图9是本发明实施例提供的可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法的仿真图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图描述以上构思的具体实现方式。

请参考图1，本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法，该方法包括：

步骤100，获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；

步骤102，基于运动数据，建立异构陀螺的平衡方程模型；

步骤104，基于平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对异构陀螺进行故障诊断，得到异构陀螺的故障状态；

步骤106，基于故障状态和运行状态，确定异构陀螺的选用方案。

本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法及装置，首先对异构陀螺进行多轮诊断，再根据预设的阈值判断异构陀螺是否存在异常，并根据不同的诊断结果选出不同的异构陀螺搭配方案来对可重复使用飞行器进行导航。通过对两类不同的陀螺在飞行的不同阶段进行融合一体化设计，解决了不同飞行阶段不同类别的陀螺切换和混合使用的难题，保证了可重复使用飞行器在整个飞行阶段能够根据需求在光纤和激光两种陀螺之间合理的切换，同时充分利用光纤和激光两类陀螺的信息，进行高效准确的故障诊断，保证了飞行器全周期陀螺的导航精度。

下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。

针对步骤100：

本发明实施例中，可重复使用飞行器的运行状态包括上升状态、在轨飞行状态和再入着陆状态，其中上升状态和再入着陆状态统称为非在轨飞行状态，因此获取可重复使用飞行器的运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态。

在本步骤中，由于可重复使用飞行器在返航的过程中会经历较长时间的黑障飞行阶段，该飞行阶段只能依靠陀螺进行导航，因此为了保证可重复使用飞行器的飞行安全以及导航精度，可重复使用飞行器上通常设置有两种不同类型的陀螺进行导航（即异构陀螺），此外，可重复使用飞行器处于在轨飞行状态的时间比处于非在轨飞行状态的时间更长，所以一般光纤陀螺配置个数会多于激光陀螺，即可重复使用飞行器上需要配备至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，一个陀螺组中包括三个同类型的陀螺。

进一步地，为了方便后续建立陀螺的平衡方程模型，还需要获取包括陀螺的安装矩阵和角增量等异构陀螺的运动数据。

针对步骤102：

在本步骤中，通过安装矩阵可以计算得到陀螺平衡方程模型的系数向量，在根据系数向量和角增量可以计算得到陀螺平衡方程模型的误差，从而可以建立起异构陀螺的平衡方程模型，这些均为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

针对步骤104：

在本步骤中，由于可重复使用飞行器上设置有两种不同类型的陀螺，且可重复使用飞行器处于不同的运行状态时还会选用不同陀螺进行导航，单一的平衡方程模型无法对两种陀螺进行故障诊断，因此，本实施例基于平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对异构陀螺进行故障诊断，从而得到异构陀螺的故障状态。

本发明实施例中，首先基于平衡方程模型对光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数，具体包括基于平衡方程模型，得到每个光纤陀螺的分数，基于分数和预设的故障诊断标准，确定正常光纤陀螺的个数，其中，预设的故障诊断标准包括若每个所述光纤陀螺均为最高分，则不设置故障陀螺；若所述光纤陀螺的分数不完全相同，则基于预设的第一故障阈值设置故障陀螺。

举例来说，由于光纤陀螺的数量多于激光陀螺，因此本实施例优先对光纤陀螺进行诊断，首先随机对光纤陀螺进行编号，例如可以是1、2、3、……，也可以是i、j、k、……，本实施例优选编号为i、j、k、……。然后按照编号从低到高的顺序选取五个陀螺进行故障诊断，五个陀螺组成{i、j、k、l}、{i、j、k、m}、{i、j、l、m}、{i、k、l、m}、{j、k、l、m}五组平衡方程模型，对其进行计算得到该方程组中每个陀螺的分数，通过比较这些分数可以得到每个陀螺的分数及其对应的编号，此时，如果各个陀螺的得分均为最高分，那么就不设置故障陀螺，否则找到五个光纤陀螺中分数最低的两个光纤陀螺，分数按照从低到高依次记为M₁和M₂（假设相应的编号为j和k），随后计算M₁和M₂的差值，并将差值与预设的第一故障阈值进行比较；如果满足差值大于第一故障阈值，那么就设置分数最低的陀螺，即陀螺j为故障陀螺，否则不设置故障陀螺，并结束第一轮诊断。值得说明的是，这个预设的第一故障阈值是根据以往多次诊断实验得到的，为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

在结束了第一轮诊断后，当未设置故障陀螺时，若第一轮诊断后的分数不一样，就去掉第一轮诊断中分数最低的那个陀螺（即陀螺j），然后将经过未诊断的陀螺加入，再进行第二轮诊断，第二轮诊断的逻辑与判断故障的方法和第一轮诊断相同；若第一轮诊断后的分数一样，就去掉第一轮诊断中编号最小的那个陀螺，然后重复上述操作。当设置了故障陀螺时，则直接用未诊断过的陀螺替换故障陀螺，随后重复上述操作。

值得说明的是，本实施例是在两组光纤陀螺（即总共六个光纤陀螺）的基础上进行诊断的，因此仅需要进行两轮诊断即可得到光纤陀螺的诊断结果，在本实施例一种可能的实施方式中，还可以设置两组以上的光纤陀螺，对超过六个的光纤陀螺的诊断逻辑和上述过程相同，在此不进行赘述。

本发明实施例中，经过多轮诊断后，当正常光纤陀螺的个数等于或大于五个时，基于正常光纤陀螺对激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数。具体包括基于正常光纤陀螺，得到可重复飞行器的第一惯性角速度；基于激光陀螺，得到可重复使用飞行器的第二惯性角速度；基于第一惯性角速度和第二惯性角速度，得到正常光纤陀螺和激光陀螺的第一对比误差；基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定正常激光陀螺的个数。

举例来说，本实施例中仅设置一组激光陀螺（即三个激光陀螺），第一惯性角速度可以通过正常光纤陀螺直接测量得到，第二惯性角速度可以通过激光陀螺测量得到，通过如下公式计算得到第一对比误差：

式中，F为可重复使用飞行器的三轴角速度；C为从正常光纤陀螺中按照从低到高的编号挑选出来的三个正常光纤陀螺的安装矩阵；DGN为三个正常光纤陀螺的第一惯性角速度组成的向量；O₁、O₂和O₃依次对应编号为1、2、3的激光陀螺的安装矩阵；D₁、D₂和D₃依次对应编号为1、2、3的激光陀螺测量的第二惯性角速度；e₁、e₂和e₃依次对应编号为1、2、3的激光陀螺的第一对比误差。

在得到第一对比误差后，通过如下方式确定正常激光陀螺的个数，以编号为1的激光陀螺为例，首先根据激光陀螺1的第一对比误差e₁和第一诊断阈值对激光陀螺1进行打分：当e₁大于或等于第一诊断阈值的二倍时，激光陀螺1的分数降低二分；当e₁大于或等于第一诊断阈值，且小于第一诊断阈值的二倍时，激光陀螺1的分数降低一分；当e₁小于第一诊断阈值时，激光陀螺1的分数增加二分。得到激光陀螺1的得分后对其进行故障诊断，如果得分低于预设的第二故障阈值，就将激光陀螺1设置为故障陀螺，不再参与后续的故障诊断；如果得分高于预设的第二故障阈值，那么激光陀螺1为正常陀螺，接着对剩余陀螺进行故障诊断直到全部激光陀螺都接受过诊断为止。

本发明实施例中，当未故障光纤陀螺的个数小于五个，且未故障光纤陀螺和激光陀螺的个数之和大于或等于五个时，基于平衡方程模型对未故障光纤陀螺和激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数。

值得说明的是，未故障光纤陀螺是指经过故障诊断的光纤陀螺全部被设置为故障，剩余未经过故障诊断的光纤陀螺统称为未故障光纤陀螺；正常陀螺是指可以正常工作的陀螺，包括正常工作的光纤陀螺和正常工作的激光陀螺。此外，基于平衡方程模型对未故障光纤陀螺和激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数，与上述提到的基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数的诊断逻辑相同，在此不进行赘述。

本发明实施例中，当未故障陀螺的个数小于五个时，基于星敏感器对未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数。具体包括基于星敏感器，得到可重复使用飞行器的第一角增量；基于未故障陀螺，得到可重复使用飞行器的第二角增量；基于第一角增量和第二角增量，得到星敏感器和未故障陀螺的第二对比误差；基于预设的第二诊断阈值和第二对比误差，确定正常陀螺的个数。

值得说明的是，未故障陀螺是指经过故障诊断的所有陀螺均被设置为故障陀螺，剩余未经过故障诊断的光纤陀螺和激光陀螺统称为未故障陀螺。

举例来说，利用星敏感器求出卫星从惯性系到本体系的姿态四元数，再对姿态四元数进行差分，就可以求出可重复使用飞行器的三轴角速度，并根据三轴角速度求出第一角增量，记为DSTS。同时利用未故障陀螺测量同一时间段内的第二角增量，记为g，再计算二者的误差得到第二对比误差。上述计算过程为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

在得到第二对比误差后，通过如下方式确定正常陀螺的个数，比较未故障陀螺的第二对比误差和第二诊断阈值，当第二对比误差大于或等于第二诊断阈值的二倍时，该未故障陀螺的分数降低二分；当第二对比误差大于或等于第二诊断误差，且小于第二诊断误差的二倍是，该未故障陀螺的分数降低一分；当第二对比误差小于第二诊断阈值时，该未故障异构陀螺的分数增加二分。得到每个未故障陀螺的分数后，根据分数高低对这些未故障陀螺进行排序，从中选取分数较低的两个陀螺并计算二者分差的绝对值，如果分差的绝对值大于第三故障阈值，就设置分数最低的陀螺为故障陀螺。

针对步骤106：

本发明实施例中，所有陀螺在经过上述几轮的故障诊断后，得到所有可正常工作的陀螺，再根据可复用飞行器的运行状态，从可正常工作的陀螺中选出引入闭环使用的陀螺（即进行导航定位的陀螺）。

具体选用方案包括：当可重复使用飞行器处于非在轨飞行状态时，如果存在一组正常的激光陀螺，则选用激光陀螺测量惯性角速度；如果不存在一组正常的激光陀螺（即找不到一整组三个头的正常激光陀螺）且存在一组正常的光纤陀螺，则选用光纤陀螺测量惯性角速度；如果不存在一整组正常的光纤陀螺且不存在一整组正常的激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个正常陀螺测量惯性角速度；如果所有正常陀螺的个数低于三个，则不测量惯性角速度。

进一步地，当可重复使用飞行器处于在轨飞行状态时，如果存在一组正常的光纤陀螺，则选用光纤陀螺测量惯性角速度；如果不存在一组正常的光纤陀螺（即找不到一整组三个头的正常光纤陀螺）且存在一组正常的激光陀螺，则选用激光陀螺测量惯性角速度；如果不存在一整组正常的光纤陀螺且不存在一整组正常的激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个正常陀螺测量惯性角速度；如果所有正常陀螺的个数低于三个，则将轨道角速度赋值给惯性角速度。其中，轨道角速度是通过星敏感器测量得到的。

如图2和图3所示，本发明实施例提供了一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置，包括：

获取单元300，用于获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；

建模单元302，用于基于所述运动数据，建立所述异构陀螺的平衡方程模型；

诊断单元304，用于基于所述平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态；

确定单元306，用于基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案。

在本发明的一个实施例中，运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，运动数据包括安装矩阵和角增量。

在本发明的一个实施例中，所述诊断单元304，用于执行如下操作：

基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数；

当所述正常光纤陀螺的个数等于或大于五个时，基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数；

当未故障光纤陀螺的个数小于五个，且所述未故障光纤陀螺和所述激光陀螺个数之和大于或等于五个时，基于所述平衡方程模型对所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

当未故障陀螺的个数小于五个时，基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数。

在本发明的一个实施例中，所述诊断单元304在执行基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数时，用于执行如下操作：基于所述平衡方程模型，得到每个所述光纤陀螺的分数；基于所述分数和预设的故障诊断标准，确定正常光纤陀螺的个数。

其中，预设的故障诊断标准包括若每个所述光纤陀螺的分数均为最高分，则不设置故障陀螺；若所述光纤陀螺的分数不完全相同，则基于预设的第一故障阈值设置故障陀螺。

在本发明的一个实施例中，所述诊断单元304在执行基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数时，用于执行如下操作：基于所述正常光纤陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第一惯性角速度；基于所述激光陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二惯性角速度；基于所述第一惯性角速度和所述第二惯性角速度，得到所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺的第一对比误差；基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定所述正常激光陀螺的个数。

在本发明的一个实施例中，正常激光陀螺的个数是通过如下方式确定的：当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低二分；当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值，且小于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低一分；当所述第一对比误差小于所述第一诊断阈值时，所述激光陀螺的分数增加二分；基于所述激光陀螺的分数和预设的第二故障阈值，设置故障激光陀螺。

在本发明的一个实施例中，所述诊断单元304在执行基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数时，用于执行如下操作：基于所述星敏感器，得到所述可重复使用飞行器的第一角增量；基于所述未故障陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二角增量；基于所述第一角增量和所述第二角增量，得到所述星敏感器和所述未故障陀螺的第二对比误差；基于预设的第二诊断阈值和所述第二对比误差，确定正常陀螺的个数。

在本发明的一个实施例中，正常陀螺的个数是通过如下方式确定的：当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值的二倍时，所述未故障异构陀螺的分数降低二分；当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值，且小于所述第二诊断阈值的二倍时，所述未故障异构陀螺的分数降低一分；当所述第二对比误差小于所述第二诊断阈值时，所述未故障异构陀螺的分数增加二分；基于所述未故障异构陀螺的分数和预设的第三故障阈值，设置故障激光陀螺。

在本发明的一个实施例中，所述确定单元306，用于执行如下操作：

当所述可重复使用飞行器处于非在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的激光陀螺（即找不到一整组三个头的正常激光陀螺）且存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有所述正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则不测量惯性角速度；

当所述可重复使用飞行器处于在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的光纤陀螺（即找不到一整组三个头的正常光纤陀螺）且存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有所述正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则将轨道角速度赋值给惯性角速度。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

如图4至图9所示，为了验证上述方法的有效性，本发明的另一个实施例还提供了一组基于上述方法的数值仿真，该仿真中使用的可重复使用飞行器配备了两组光纤陀螺和一组激光陀螺，相应的陀螺编号为1-9，1-3表示一组激光陀螺的三个头，4-9表示两组光纤陀螺的六个头，在可重复使用飞行器在轨正常飞行状态中测试陀螺故障，正常飞行一段时间后，在2000s的时候置陀螺5输出为零故障。可以看出，陀螺5诊断出故障后，是在轨飞行段，且有一整组光纤陀螺正常，所以选用陀螺头7-9引入定姿。

其中，图4至图6中的1表示陀螺正常，0表示陀螺故障；图7至图9中的1表示定姿使用该陀螺，0表示定姿未使用该陀螺。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用方法，其特征在于，包括：

获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；其中，所述运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，所述异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，所述运动数据包括安装矩阵和角增量；

基于所述运动数据，建立所述异构陀螺的平衡方程模型；

基于所述平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态；

基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案；

所述基于所述平衡方程模型、所述光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态，包括：

基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数；

当所述正常光纤陀螺的个数等于或大于五个时，基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数；

当未故障光纤陀螺的个数小于五个，且所述未故障光纤陀螺和所述激光陀螺个数之和大于或等于五个时，基于所述平衡方程模型对所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

当未故障陀螺的个数小于五个时，基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

所述基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案，包括：

当所述可重复使用飞行器处于非在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述激光陀螺且存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则不测量惯性角速度；

当所述可重复使用飞行器处于在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述光纤陀螺且存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则将轨道角速度赋值给惯性角速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数，包括：

基于所述平衡方程模型，得到每个所述光纤陀螺的分数；

基于所述分数和预设的故障诊断标准，确定正常光纤陀螺的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的故障诊断标准包括：

若每个所述光纤陀螺的分数均为最高分，则不设置故障陀螺；

若所述光纤陀螺的分数不完全相同，则基于预设的第一故障阈值设置故障陀螺。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数，包括：

基于所述正常光纤陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第一惯性角速度；

基于所述激光陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二惯性角速度；

基于所述第一惯性角速度和所述第二惯性角速度，得到所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺的第一对比误差；

基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定所述正常激光陀螺的个数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于预设的第一诊断阈值和所述第一对比误差，确定所述正常激光陀螺的个数，包括：

当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低二分；

当所述第一对比误差大于或等于所述第一诊断阈值，且小于所述第一诊断阈值的二倍时，所述激光陀螺的分数降低一分；

当所述第一对比误差小于所述第一诊断阈值时，所述激光陀螺的分数增加二分；

基于所述激光陀螺的分数和预设的第二故障阈值，设置故障激光陀螺。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数，包括：

基于所述星敏感器，得到所述可重复使用飞行器的第一角增量；

基于所述未故障陀螺，得到所述可重复使用飞行器的第二角增量；

基于所述第一角增量和所述第二角增量，得到所述星敏感器和所述未故障陀螺的第二对比误差；

基于预设的第二诊断阈值和所述第二对比误差，确定正常陀螺的个数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于预设的第二诊断阈值和所述第二对比误差，确定所述正常陀螺的个数，包括：

当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值的二倍时，未故障异构陀螺的分数降低二分；

当所述第二对比误差大于或等于所述第二诊断阈值，且小于所述第二诊断阈值的二倍时，所述未故障异构陀螺的分数降低一分；

当所述第二对比误差小于所述第二诊断阈值时，所述未故障异构陀螺的分数增加二分；

基于所述未故障异构陀螺的分数和预设的第三故障阈值，设置故障激光陀螺。

8.一种可重复使用飞行器的异构陀螺选用装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取可重复使用飞行器的运行状态和异构陀螺的运动数据；其中，所述运行状态包括在轨飞行状态和非在轨飞行状态，所述异构陀螺包括至少两组光纤陀螺和至少一组激光陀螺，所述运动数据包括安装矩阵和角增量；

建模单元，用于基于所述运动数据，建立所述异构陀螺的平衡方程模型；

诊断单元，用于基于所述平衡方程模型、正常光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态；

确定单元，用于基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案；

所述基于所述平衡方程模型、所述光纤陀螺和星敏感器，对所述异构陀螺进行故障诊断，得到所述异构陀螺的故障状态，包括：

基于所述平衡方程模型对所述光纤陀螺进行故障诊断，确定正常光纤陀螺的个数；

当所述正常光纤陀螺的个数等于或大于五个时，基于所述正常光纤陀螺对所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常激光陀螺的个数；

当未故障光纤陀螺的个数小于五个，且所述未故障光纤陀螺和所述激光陀螺个数之和大于或等于五个时，基于所述平衡方程模型对所述正常光纤陀螺和所述激光陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

当未故障陀螺的个数小于五个时，基于所述星敏感器对所述未故障陀螺进行故障诊断，确定正常陀螺的个数；

所述基于所述故障状态和所述运行状态，确定所述异构陀螺的选用方案，包括：

当所述可重复使用飞行器处于非在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述激光陀螺且存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则不测量惯性角速度；

当所述可重复使用飞行器处于在轨飞行状态时，若存在一组正常的所述光纤陀螺，则选用所述光纤陀螺测量惯性角速度；若不存在一组正常的所述光纤陀螺且存在一组正常的所述激光陀螺，则选用所述激光陀螺测量惯性角速度；若不存在一整组正常的所述光纤陀螺且不存在一整组正常的所述激光陀螺，则从所有正常陀螺中选用四个所述正常陀螺测量惯性角速度；若所有所述正常陀螺的个数低于三个，则将轨道角速度赋值给惯性角速度。