CN117705155A - 任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置。方法包括：按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组；遍历陀螺组，针对遍历到的每个陀螺组，均判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；若否，则依次遍历第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，且针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。本发明可以对任意构型的陀螺进行在线诊断，通用性强。

Description

任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置

技术领域

本发明涉及故障诊断技术领域，特别涉及一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置。

背景技术

陀螺敏感器用于测量卫星相对于惯性参考系的角速度，是卫星姿态测量的重要部件，其可靠性将直接影响整个卫星的工作性能。然而，由于不同卫星的功能需求及安装限制条件不同，不同卫星配置的陀螺个数不同，且构型多样。因此，在设计不同构型陀螺自诊断算法时，都要进行针对性的设计，缺乏一种适应任意构型陀螺的自诊断优化算法。

因此，目前亟待需要一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置，可以对任意构型的陀螺进行在线诊断，通用性强。

第一方面，本发明实施例提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法，包括：

按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

遍历所述陀螺组，针对遍历到的每个陀螺组，均判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；

若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；

若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

第二方面，本发明实施例还提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置，包括：

陀螺组确定模块，用于按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

打分模块，用于遍历所述陀螺组，并对遍历到的每个陀螺组执行如下操作：判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

诊断模块，用于将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

本发明实施例提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法及装置，通过确定多个陀螺组，并将每个非奇异陀螺组中的三个陀螺依次与其它陀螺构建平衡方程，并根据平衡方程的计算结果对每个陀螺进行打分，从而得到每个陀螺的总得分，可以根据总得分的高低确定每个陀螺需要被诊断的概率。本申请通过将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺，可以实现任意构型陀螺的在线自诊断，及时确定出故障陀螺。由此可见，本发明算法简单，可以对任意构型的陀螺进行在线诊断，通用性强。

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任意构型陀螺在线自诊断优化方法的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的3s陀螺的轴视图；

图3是本发明一实施例提供的3s陀螺在XY平面的投影图；

图4是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；

图5是本发明一实施例提供的一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置的结构图。

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。

请参考图1，本发明实施例提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法，该方法包括：

步骤100，按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

步骤102，遍历所述陀螺组，针对遍历到的每个陀螺组，均判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，且针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

步骤104，将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

该实施例中，通过确定多个陀螺组，并将每个非奇异陀螺组中的三个陀螺依次与其它陀螺构建平衡方程，并根据平衡方程的计算结果对每个陀螺进行打分，从而得到每个陀螺的总得分，可以根据总得分的高低确定每个陀螺需要被诊断的概率。本申请通过将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺，可以实现任意构型陀螺的在线自诊断，及时确定出故障陀螺。由此可见，本发明算法简单，可以对任意构型的陀螺进行在线诊断，通用性强。

下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。

首先，针对步骤100，按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个。

在该步骤中，陀螺敏感器中的陀螺构型可以是任意构型，如单套3+1s陀螺；1套3+1s陀螺+任意n个陀螺组合，包括存在平行轴的情况；多个任意3个不共面的陀螺构型，如6s陀螺构型或9s陀螺构型等，其中，s代表斜轴。假设第一数量为6个，则按照组合的方式可以确定出个陀螺组。按照组合的方式，可以保证不漏掉任意一个陀螺，保证诊断的准确性。

然后，针对步骤102，在遍历所述陀螺组时，首先遍历最优构型的陀螺组，所述最优构型是基于每个陀螺在所述陀螺敏感器上的安装向量矩阵确定的。

在该步骤中，当陀螺敏感器为3+1s陀螺时，最优构型为三个分别位于X、Y、Z轴上的三个陀螺组成的陀螺组。当然，针对不同构型的敏感器，将最容易测量卫星三轴姿态的陀螺确定为最优构型。

在一些实施方式中，判断陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异，包括：

调用预先确定的排奇异逻辑表，所述排奇异逻辑表包括至少一组由三个陀螺组成的奇异陀螺组，所述奇异陀螺组中的三个陀螺不能完成卫星三轴姿态的测量；所述排奇异逻辑表是基于每个陀螺的安装向量矩阵确定的；

判断该陀螺组中的三个陀螺是否和任意一个所述奇异陀螺组中的三个陀螺相同；若是，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间奇异；若否，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间不奇异。

在该步骤中，由于奇异陀螺组不能进行卫星的三轴姿态测量，因此，需预先去除，以避免浪费计算机资源。当陀螺敏感器确定后，每个陀螺的安装位置就已经确定，因此可以将排奇异逻辑表在地面上实现即可，并装订在星上软件，从而不增加星上处理器的计算量。

最后，针对步骤104，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，包括：

对该平衡方程进行计算，根据计算结果依次判断该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺是否与该平衡方程相关；

若否，则不对该陀螺进行打分；

若是，则根据计算结果的优劣确定该陀螺的分值，所述计算结果包括满足平衡方程和不满足平衡方程，当满足平衡方程时，该陀螺得正分，当不满足平衡方程时，该陀螺得负分。

在该步骤中，用户可以根据需要确定打分标准，如某个陀螺满足平衡方程+1分，不满足-1或-2分，与平衡方程无关则不打分。此外，平衡方程为本领域技术人员公知的技术，本申请不再赘述。

此外，在步骤104中，预设值可以根据用户需要确定，本申请不对其具体数值做限定。

在一些实施方式中，还包括：将第一次满足平衡方程的陀螺组作为测量卫星三轴姿态的定姿陀螺组。上述步骤100,102和104每个控制周期均执行一次，因此，每个控制周期都可以对陀螺进行诊断，并根据诊断结果实时更新定姿陀螺组，保证测量点的准确性。

为了更好的理解本方案，下面以图2和图3所示的3s陀螺构型为例进行说明：

在图2和图3中，陀螺敏感器上配置了7个陀螺，构型采用1套3+1s+1套3s的配置方案。在1套3+1s构型中，三只陀螺的输入轴分别沿星体的+X、+Y、+Z轴，S轴陀螺的输入轴方向与星体-X、+Y、+Z轴成等角度安装，在星体坐标系中的分量为

在该实施例中，7个陀螺的安装向量矩阵分别为：

G0：VG[0]＝[1.0 0 0]；

G1：VG[1]＝[0 1.0 0]；

G2：VG[2]＝[0 0 1.0]；

G3：VG[3]＝[-0.5774 0.5774 0.5774]；

G4：VG[4]＝[-0.5774 0.5774 -0.5774]；

G5：VG[5]＝[-0.2113 0.5774 0.7887]；

G6：VG[6]＝[0.7887 0.5774 -0.2113]；

最优构型陀螺组优选GyroPreSet为0

排奇异逻辑表装订为{2 3 4}，即G2，G3，G4三个陀螺为奇异陀螺组。

本方法的具体诊断步骤如下：

(1)从7个陀螺中，依据陀螺组优选GyroPreSet，从G0开始选出G0、G1、G2；

(2)调用排奇异逻辑表，其装订为{2 3 4}，判断三个是否奇异；

(3)再依次选出陀螺G3，由G0、G1、G2和G3组成平衡方程，

(4)进行平衡方程检测，首先判出4个陀螺都与平衡方程有关，对4个陀螺进行打分，满足平衡方程+1，不满足-1或-2；其次给出平衡方程状态，如平衡方程状态为满足，则将G0、G1、G2作为定姿陀螺组；

(5)然后选则G4，和G0、G1、G2组成平衡方程，重复步骤(4)，直至遍历完G6。

(6)再选出陀螺组G1、G2、G3，重复步骤(2)，直到G4、G5、G6，完成对所有陀螺的遍历，得到所有陀螺的总得分，从而基于每个陀螺的总得分确定出待诊断陀螺。

如图4、图5所示，本发明实施例提供了一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置。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4所示，为本发明实施例提供的一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图4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5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任意构型陀螺在线自诊断优化装置，包括：

陀螺组确定模块500，用于按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

打分模块502，用于遍历所述陀螺组，并对遍历到的每个陀螺组执行如下操作：判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，且针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

诊断模块504，用于将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

在本发明实施例中，陀螺组确定模块500可用于执行上述方法实施例中的步骤102，打分模块502可用于执行上述方法实施例中的步骤102，诊断模块504可用于执行上述方法实施例中的步骤104。

在一些实施方式中，所述打分模块502在执行遍历所述陀螺组时，首先遍历最优构型的陀螺组，所述最优构型是基于每个陀螺在所述陀螺敏感器上的安装向量矩阵确定的。

在一些实施方式中，所述打分模块502在执行判断陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异时，包括：

调用预先确定的排奇异逻辑表，所述排奇异逻辑表包括至少一组由三个陀螺组成的奇异陀螺组，所述奇异陀螺组中的三个陀螺不能完成卫星三轴姿态的测量；所述排奇异逻辑表是基于每个陀螺的安装向量矩阵确定的；

判断该陀螺组中的三个陀螺是否和任意一个所述奇异陀螺组中的三个陀螺相同；若是，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间奇异；若否，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间不奇异。

在一些实施方式中，所述打分模块502在执行基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分时，用于执行如下操作：

对该平衡方程进行计算，根据计算结果依次判断该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺是否与该平衡方程相关；

若否，则不对该陀螺进行打分；

若是，则根据计算结果的优劣确定该陀螺的分值，所述计算结果包括满足平衡方程和不满足平衡方程，当满足平衡方程时，该陀螺得正分，当不满足平衡方程时，该陀螺得负分。

在一些实施方式中，所述打分模块502还用于执行：

将第一次满足平衡方程的陀螺组作为测量卫星三轴姿态的定姿陀螺组。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种任意构型陀螺在线自诊断优化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。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法。

具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

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 (10)

1.一种任意构型陀螺在线自诊断优化方法，其特征在于，包括：

按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

遍历所述陀螺组，针对遍历到的每个陀螺组，均判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；

若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；

若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在遍历所述陀螺组时，首先遍历最优构型的陀螺组，所述最优构型是基于每个陀螺在所述陀螺敏感器上的安装向量矩阵确定的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异，包括：

调用预先确定的排奇异逻辑表，所述排奇异逻辑表包括至少一组由三个陀螺组成的奇异陀螺组，所述奇异陀螺组中的三个陀螺不能完成卫星三轴姿态的测量；所述排奇异逻辑表是基于每个陀螺的安装向量矩阵确定的；

判断该陀螺组中的三个陀螺是否和任意一个所述奇异陀螺组中的三个陀螺相同；若是，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间奇异；若否，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间不奇异。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，包括：

对该平衡方程进行计算，根据计算结果依次判断该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺是否与该平衡方程相关；

若否，则不对该陀螺进行打分；

若是，则根据计算结果的优劣确定该陀螺的分值，所述计算结果包括满足平衡方程和不满足平衡方程，当满足平衡方程时，该陀螺得正分，当不满足平衡方程时，该陀螺得负分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

将第一次满足平衡方程的陀螺组作为测量卫星三轴姿态的定姿陀螺组。

6.一种任意构型陀螺在线自诊断优化装置，其特征在于，包括：

陀螺组确定模块，用于按照组合的方式从陀螺敏感器第一数量的陀螺中确定多个陀螺组，每个所述陀螺组均由三个不同的陀螺组成，所述第一数量不少于四个；

打分模块，用于遍历所述陀螺组，并对遍历到的每个陀螺组执行如下操作：判断该陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异；若是，则不对该陀螺组进行处理，并遍历下一个陀螺组；若否，则依次遍历所述第一数量的陀螺中除该陀螺组之外的其它陀螺，针对遍历到的每个陀螺，均构建该陀螺和该陀螺组中三个陀螺的平衡方程，基于该平衡方程对该陀螺和该陀螺组中的三个陀螺进行打分，记录并累加每个陀螺的得分；遍历完除该陀螺组之外的每个陀螺后，遍历下一个陀螺组；

诊断模块，用于将总得分低于预设值的陀螺确定为待诊断陀螺。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述打分模块在执行遍历所述陀螺组时，首先遍历最优构型的陀螺组，所述最优构型是基于每个陀螺在所述陀螺敏感器上的安装向量矩阵确定的。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述打分模块在执行判断陀螺组中的三个陀螺之间是否奇异时，包括：

调用预先确定的排奇异逻辑表，所述排奇异逻辑表包括至少一组由三个陀螺组成的奇异陀螺组，所述奇异陀螺组中的三个陀螺不能完成卫星三轴姿态的测量；所述排奇异逻辑表是基于每个陀螺的安装向量矩阵确定的；

判断该陀螺组中的三个陀螺是否和任意一个所述奇异陀螺组中的三个陀螺相同；若是，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间奇异；若否，则判定该陀螺组中的三个陀螺之间不奇异。

9.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。