WO2022037340A1 - 故障检测方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

一种故障检测方法、装置（102）及系统（100），涉及自动驾驶技术领域，能够改善现有导航系统（101）中，因采用测量源多备份的方案对各个测量源的测量值进行故障检测，导致生产成本较高，系统设计复杂性较高的技术问题。方法包括：获取与M个测量源对应的N个测量值；利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器（1，2，3，4，5）；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第二滤波器组包括每个第一滤波器（1，2，3，4，5）对应的(N-1)个第二滤波器（11，12，13，14）。

Description

故障检测方法、装置及系统
本申请要求于2020年08月20日提交国家知识产权局、申请号为202010845863.4、申请名称为“故障检测方法、装置及系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种故障检测方法、装置及系统。
背景技术
自动驾驶是指依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置、惯性导航系统(inertial navigation system，INS)、全球卫星导航系统(global navigation satellite system，GNSS)等协同合作，让机动车辆可以自动安全地行驶在道路上。在自动驾驶中，高精度地图和高精度定位是自动驾驶的决策基础，以INS系统和GNSS系统为主的组合定位系统是实现全场景高精度定位的必要手段。
其中，以INS系统和GNSS系统为主对机动车辆进行定位可以包括：根据INS系统的测量源的测量值对机动车辆进行定位，得到定位结果。INS系统不受外界干扰，定位频率较高，短时间内定位精度较高，能够输出全面的定位信息。但是由于INS系统的输出误差会随着时间累积，可以通过GNSS系统的测量源的测量值或其他可以对机动车辆进行全局定位的测量源的测量值对INS系统的定位结果进行辅助校正，提高定位精度和可靠性。
在利用INS系统的测量值对机动车辆进行定位时，如果INS系统的测量源输出的测量值存在故障，会影响定位精度和可靠性。为了避免因INS系统的测量值存在故障，影响定位精度和可靠性，现有INS系统中可以采用测量源多备份的方案，通过设置多个相同的测量源实现对测量值的故障检测。当设置两个相同的测量源时可以检测出该测量源对应的测量值是否故障，当设置三个相同的测量源时可以检测出具体是哪个测量源的测量值存在故障，从而实现故障检测，提高定位精度。但是，设置多个相同的测量源会导致生产成本提高，增加系统设计复杂性。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种故障检测方法、装置及系统，能够改善现有导航系统中，因采用测量源多备份的方案对各个测量源的测量值进行故障检测，导致生产成本较高，系统设计复杂性较高的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种故障检测方法，该方法包括：获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少 有一个不同。
基于第一方面，通过第一滤波器组可以确定M个测量源的N个测量值中是否存在故障测量值，通过第二滤波器组可以确定具体是哪个测量源存在故障，相比于采用测量源多备份的方案，可以降低生产成本，降低系统设计复杂性。
一种可能的设计中，将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果。
基于该可能的设计，通过将输入参数不包括故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果，可以提高定位精度和可靠性。
一种可能的设计中，获取输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据状态估计和协方差矩阵，调整主滤波器、除输入参数不包含故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
基于该可能的设计，通过根据输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整包含故障测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器，可以修正包含故障测量值的各个滤波器，提高各个滤波器的处理结果的可靠性。
一种可能的设计中，利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理之前，该方法还包括：对N个测量值进行预处理；其中，预处理包括将N个测量值转换到同一坐标系中和/或删除异常测量值；异常测量值包括测量范围之外的测量值和/或偏离测量轨迹的测量值；测量范围为测量值对应的测量源所能测量的范围；测量轨迹为测量值对应的测量源根据已经得到的测量值预测得到的轨迹。
基于该可能的设计，通过对各个测量值进行预处理，利用各个滤波器通过对预处理后的测量值进行处理，可以提高故障检测的准确性与可靠性。
一种可能的设计中，通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器的处理结果；通过N个第一滤波器分别对测量值进行处理，得到每个第一滤波器的处理结果；将主滤波器的处理结果与每个第一滤波器的处理结果进行比较，得到每个第一滤波器对应的第一差值；判断是否存在大于或等于第一阈值的第一差值；如果是，确定有故障测量值。
基于该可能的设计，通过将主滤波器的处理结果与各个第一滤波器的处理结果进行比较，可以确定N个测量值中是否存在故障测量值，为故障检测提供了可行性方案。
一种可能的设计中，通过每个第二滤波器对测量值进行处理，得到每个第二滤波器的处理结果；将每个第一滤波器的处理结果与第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果进行比较，得到每个第二滤波器对应的第二差值；判断是否存在对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器；如果存在，将第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
基于该可能的设计，通过将第一滤波器的处理结果与各个第二滤波器的处理结果进行比较，可以确定N个测量值中存在故障的测量值，为故障隔离提供了可行性方案。
一种可能的设计中，通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据状态估计和协方差矩阵对每个第一滤波器和每个第二滤波器进行初始化。
基于该可能的设计，通过根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，对各个第一滤 波器和各个第二滤波器进行初始化处理，可以解决某些第一滤波器和第二滤波器无法独立初始化的问题。
一种可能的设计中，当不存在故障测量值时，将主滤波器的处理结果作为输出结果。
基于可能的设计，当不存在故障测量值时，相比与第一滤波器和第二滤波器，主滤波器包括的测量值更多，将主滤波器的处理结果作为输出结果，可以提高定位精度和可靠性。
一种可能的设计中，周期性获取主滤波器的状态估计和协方差矩阵；根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整每个第一滤波器和每个第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
基于该可能的设计，通过根据主滤波器的状态估计和协方差矩阵，调整修正各个第一滤波器和各个第二滤波器，可以提高各个滤波器的处理结果的可靠性。
一种可能的设计中，当测量值发生更新时，更新输入参数包含测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器。
基于该可能的设计，通过在测量值发生更新时，及时更新各个滤波器，可以提高各个滤波器的处理结果的准确性和可靠性。
一种可能的设计中，测量源包括以下至少四种或多种：全球卫星导航系统GNSS测量源、实时动态定位RTK、惯性测量单元IMU、轮速计WSS、激光定位LBL、矢量语义定位VSL。
基于该可能的设计，基于至少四个测量源的测量值便可实现对测量值的故障检测，降低系统设计复杂性。
第二方面，提供了一种故障检测装置，该故障检测装置可以实现上述第一方面或者第一方面可能的设计中所执行的功能，所述功能可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个上述功能相应的模块。如接收模块、处理模块和发送模块。接收模块，用于获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；处理模块，用于利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。
其中，该故障检测装置的具体实现方式可参考第一方面或第一方面的任一种可能的设计提供的故障检测方法中的行为功能，基于第二方面所述的故障检测装置，通过第一滤波器组可以确定M个测量源的N个测量值中是否存在故障测量值，通过第二滤波器组可以确定具体是哪个测量源存在故障，相比于采用测量源多备份的方案，可以降低生产成本，降低系统设计复杂性。
一种可能的设计中，装置还包括发送模块；发送模块，还用于将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果。
基于该可能的设计，通过将输入参数不包括故障测量值的第一滤波器的处理结果作为 输出结果，可以提高定位精度和可靠性。
一种可能的设计中，处理模块，还用于获取输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；处理模块，还用于根据状态估计和协方差矩阵，调整主滤波器、除输入参数不包含故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
基于该可能的设计，通过根据输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整包含故障测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器，可以修正包含故障测量值的各个滤波器，提高各个滤波器的处理结果的可靠性。
一种可能的设计中，处理模块，还用于对N个测量值进行预处理；其中，预处理包括将N个测量值转换到同一坐标系中和/或删除异常测量值；异常测量值包括测量范围之外的测量值和/或偏离测量轨迹的测量值；测量范围为测量值对应的测量源所能测量的范围；测量轨迹为测量值对应的测量源根据已经得到的测量值预测得到的轨迹。
基于该可能的设计，通过对各个测量值进行预处理，利用各个滤波器通过对预处理后的测量值进行处理，可以提高故障检测的准确性与可靠性。
一种可能的设计中，处理模块，具体用于通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器的处理结果；通过N个第一滤波器分别对测量值进行处理，得到每个第一滤波器的处理结果；将主滤波器的处理结果与每个第一滤波器的处理结果进行比较，得到每个第一滤波器对应的第一差值；判断是否存在大于或等于第一阈值的第一差值；如果是，确定有故障测量值。
基于该可能的设计，通过将主滤波器的处理结果与各个第一滤波器的处理结果进行比较，可以确定N个测量值中是否存在故障测量值，为故障检测提供了可行性方案。
一种可能的设计中，处理模块，具体还用于：通过每个第二滤波器对测量值进行处理，得到每个第二滤波器的处理结果；将每个第一滤波器的处理结果与第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果进行比较，得到每个第二滤波器对应的第二差值；判断是否存在对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器；如果存在，将第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
基于该可能的设计，通过将第一滤波器的处理结果与各个第二滤波器的处理结果进行比较，可以确定N个测量值中存在故障的测量值，为故障隔离提供了可行性方案。
一种可能的设计中，处理模块，还用于通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据状态估计和协方差矩阵对每个第一滤波器和每个第二滤波器进行初始化。
基于该可能的设计，通过根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，对各个第一滤波器和各个第二滤波器进行初始化处理，可以解决某些第一滤波器和第二滤波器无法独立初始化的问题。
一种可能的设计中，装置还包括发送模块；发送模块，还用于当不存在故障测量值时，将主滤波器的处理结果作为输出结果。
基于可能的设计，当不存在故障测量值时，相比与第一滤波器和第二滤波器，主滤波器包括的测量值更多，将主滤波器的处理结果作为输出结果，可以提高定位精度和可靠性。
一种可能的设计中，处理模块，还用于周期性获取主滤波器的状态估计和协方差矩阵； 根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整每个第一滤波器和每个第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
基于该可能的设计，通过根据主滤波器的状态估计和协方差矩阵，调整修正各个第一滤波器和各个第二滤波器，可以提高各个滤波器的处理结果的可靠性。
一种可能的设计中，处理模块，还用于当测量值发生更新时，更新输入参数包含测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器。
基于该可能的设计，通过在测量值发生更新时，及时更新各个滤波器，可以提高各个滤波器的处理结果的准确性和可靠性。
一种可能的设计中，测量源包括以下至少四种或多种：全球卫星导航系统GNSS测量源、实时动态定位RTK、惯性测量单元IMU、轮速计WSS、激光定位LBL、矢量语义定位VSL。
基于该可能的设计，基于至少四个测量源的测量值便可实现对测量值的故障检测，降低系统设计复杂性。
第三方面，提供了一种故障检测装置，该故障检测装置可以包括：主滤波器、N个第一滤波器、每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器、以及处理器；其中，处理器分别与主滤波器、每个第一滤波器和每个第二滤波器通信连接；N为大于或等于4的整数；主滤波器，用于对与M个测量源对应的N个测量值进行并行滤波处理，得到主滤波器的处理结果；其中，主滤波器的输入参数包括N个测量值；N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；N个第一滤波器，用于分别对(N-1)个测量值进行并行滤波处理，得到每个第一滤波器的处理结果；其中，每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，用于分别对(N-2)个测量值进行并行滤波处理，得到每个第二滤波器的处理结果；其中，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同；处理器，用于根据主滤波器的处理结果和N个第一滤波器的处理结果，确定N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果确定N个测量值中的故障测量值。
其中，该故障检测装置的具体实现方式可参考第一方面或第一方面的任一种可能的设计提供的故障检测方法中的行为功能，基于第三方面所述的故障检测装置，处理器根据主滤波器和N个第一滤波器的处理结果可以确定M个测量源的N个测量值中是否存在故障测量值，根据每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果可以确定具体是哪个测量源存在故障，相比于采用测量源多备份的方案，可以降低生产成本，降低系统设计复杂性。
第四方面，提供了一种故障检测装置，该故障检测装置可以为芯片或者片上系统。该装置可以实现上述各方面或者各可能的设计所执行的功能，所述功能可以通过硬件实现。一种可能的设计中，该故障检测装置可以包括：收发器和处理器。收发器和处理器可以用于支持故障检测装置实现上述第一方面或者第一方面的任一种可能的设计中所涉及的功能。例如：收发器可以用于获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；处理器可以用于利用第一滤波器 组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；处理器还可以用于如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。在又一种可能的设计中，所述故障检测装置还可以包括存储器，存储器，用于保存故障检测装置必要的计算机执行指令和数据。当该故障检测装置运行时，该收发器和处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该故障检测装置执行如上述第一方面或者第一方面的任一种可能的设计所述的故障检测方法。
其中，该故障检测装置的具体实现方式可参考第一方面或第一方面的任一种可能的设计提供的故障检测方法的行为功能。
第五方面，提供了一种故障检测装置，该故障检测装置包括一个或多个处理器和一个或多个存储器；一个或多个存储器与一个或多个处理器耦合，一个或多个存储器用于存储计算机程序代码或计算机指令；当一个或多个处理器执行计算机指令时，使得故障检测装置执行如第一方面或者第一方面的任一可能的设计所述的故障检测方法。
第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令或程序，当计算机指令或程序在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或者第一方面的任一可能的设计所述的故障检测方法。
第七方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或者第一方面的任一可能的设计所述的故障检测方法。
第八方面，提供了一种芯片系统，所述芯片系统包括一个或多个处理器和一个或多个存储器；一个或多个存储器与一个或多个处理器耦合，一个或多个存储器中存储有计算机程序代码或计算机指令；当所述一个或多个处理器执行所述计算机程序代码或计算机指令时，使得所述芯片系统执行如第一方面或者第一方面的任一可能的设计所述的故障检测方法。
其中，第四方面至第八方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见上述第一方面至第三方面的任一种可能的设计所带来的技术效果，不予赘述。
第九方面，提供了一种通信系统，该通信系统包括如第二方面至第四方面的任一方面所述的故障检测装置。
第十方面，提供了一种自动驾驶车辆，该自动驾驶车辆包括如第二方面至第四方面的任一方面所述的故障检测装置。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种故障检测系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种通信装置的组成结构图；
图3为本申请实施例提供的一种故障检测方法的流程图；
图4a为本申请实施例提供的一种第一滤波器组的结构示意图；
图4b为本申请实施例提供的一种第二滤波器组的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种故障检测方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的一种故障检测装置的组成示意图。
具体实施方式
在描述本申请实施例之前，对本申请实施例涉及的技术术语进行描述。
导航系统：可以包括惯性导航系统(inertial navigation system，INS)和全球卫星导航系统(global navigation satellite system，GNSS)。其中，INS系统的测量源可以对物体进行测量，得到物体的定位结果。GNSS系统可以根据至少4颗卫星实现对物体的三维定位，并根据三维定位结果对INS系统输出的定位结果进行辅助校正，提高定位精度和可靠性。
具体的，INS系统可以包括惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、实时动态定位(real-time kinematic，RTK)、轮速计(wheel speed sensor，WSS)等可以对物体进行测量并通过计算得到物体的定位结果的测量源。
其中，IMU可以获取物体的加速度、角速度等信息，并通过积分计算得到物体的位置、速度等姿态信息，构成INS系统。RTK可以基于物体的GNSS测量值，利用载波相位差分技术得到物体的定位结果，提高定位精度。WSS可以获取物体的速度信息，并利用该信息对物体的定位结果进行修正，提高定位精度。
具体的，GNSS系统可以包括全球定位系统(global positioning system，GPS)、北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system，BDS)、格洛纳斯导航系统(global navigation satellite system，GLONASS)、伽利略卫星导航系统(galileo satellite navigation system，Galileo)等卫星导航系统，实现对物体的全局定位。
除上述GNSS系统外，还可以采用其他全局定位测量源实现对物体的全局定位，例如：激光地图匹配的激光定位(lidar based localization，LBL)、利用高精地图或矢量地图匹配的矢量语义定位(vector sematic localization，VSL)等可以对物体进行全局定位的测量源。
在利用INS系统和GNSS系统对物体进行定位时，如果INS系统的测量源输出的测量值存在故障时，会影响定位结果的修正，进而影响定位精度和可靠性。为了避免因INS系统的测量值存在故障，影响定位结果的修正，INS系统可以采用测量源多备份的方案，通过设置多个相同的测量源实现对测量值的故障检测。当设置两个相同的测量源时可以检测出该测量源对应的测量值是否故障，当设置三个相同的测量源时可以检测出具体是哪个测量源的测量值存在故障，从而实现故障检测，提高定位精度。但是，设置多个相同的测量源会导致生产成本提高，增加系统设计复杂性。
另外，在利用INS系统和GNSS系统对物体进行定位时，GNSS系统的测量源输出的测量值也可能存在故障，影响定位结果的修正，从而影响定位精度和可靠性。因此也需要对GNSS系统的测量源的测量值进行故障检测。
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种故障检测方法，该方法包括：获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值包括INS测量值；利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；第二滤波器组包括每个第一滤波 器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。本申请实施例中，通过第一滤波器组可以确定导航系统中M个测量源的N个测量值中是否存在故障测量值，通过第二滤波器组可以确定具体是哪个测量源存在故障，相比于采用测量源多备份的方案，可以降低生产成本，降低系统设计复杂性。
下面结合说明书附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。
本申请实施例提供的故障检测方法可以用于任一对物体进行定位的故障检测系统中，该故障检测系统可以包括上述导航系统的多个测量源、以及故障检测装置。
图1为本申请实施例提供的一种故障检测系统的示意图，如图1所示，该故障检测系统100可以包括导航系统101的多个测量源和故障检测装置102。
其中，导航系统101可以包括至少四个测量源，至少四个测量源可以包括至少一个INS系统的测量源。
具体的，导航系统101中，INS系统的测量源用于对物体进行测量，得到物体的定位结果，GNSS系统的测量源用于获取物体的GNSS测量值，并基于GNSS测量值对物体的定位结果进行修正，提高定位精度。故障检测装置可以用于对导航系统的各个测量源的测量值进行故障检测，通过将存在故障的测量值进行隔离，可以提高定位精度和可靠性。
具体实现时，图1所示，如：导航系统的各个测量源、以及故障检测装置均可以采用图2所示的组成结构，或者包括图2所示的部件。图2为本申请实施例提供的一种通信装置200的组成示意图，该通信装置200可以为测量源或者测量源中的芯片或者片上系统；也可以为故障检测装置或者故障检测装置中的芯片或者片上系统。如图2所示，该通信装置200包括处理器201，收发器202以及通信线路203。
进一步的，该通信装置200还可以包括存储器204。其中，处理器201，存储器204以及收发器202之间可以通过通信线路203连接。
其中，处理器201是中央处理器(central processing unit，CPU)、通用处理器网络处理器(network processor，NP)、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、微处理器、微控制器、可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或它们的任意组合。处理器201还可以是其它具有处理功能的装置，例如电路、器件或软件模块，不予限制。
收发器202，用于与其他设备或其它通信网络进行通信。该其它通信网络可以为以太网，无线接入网(radio access network，RAN)，无线局域网(wireless local area networks，WLAN)等。收发器202可以是模块、电路、收发器或者任何能够实现通信的装置。
通信线路203，用于在通信装置200所包括的各部件之间传送信息。
存储器204，用于存储指令。其中，指令可以是计算机程序。
其中，存储器204可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和/或指令的其他类型的静态存储设备，也可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)或可存储信息和/或指令的其他类型的动态存储设备，还可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或其他磁存储设备等，不予限制。
需要指出的是，存储器204可以独立于处理器201存在，也可以和处理器201集成在 一起。存储器204可以用于存储指令或者程序代码或者一些数据等。存储器204可以位于通信装置200内，也可以位于通信装置200外，不予限制。处理器201，用于执行存储器204中存储的指令，以实现本申请下述实施例提供的故障检测方法。
在一种示例中，处理器201可以包括一个或多个CPU，例如图2中的CPU0和CPU1。
作为一种可选的实现方式，通信装置200包括多个处理器，例如，除图2中的处理器201之外，还可以包括处理器207。
作为一种可选的实现方式，通信装置200还包括输出设备205和输入设备206。示例性地，输入设备206是键盘、鼠标、麦克风或操作杆等设备，输出设备205是显示屏、扬声器(speaker)等设备。
需要指出的是，通信装置200可以是台式机、便携式电脑、网络服务器、移动手机、平板电脑、无线终端、嵌入式设备、芯片系统或有图2中类似结构的设备。此外，图3中示出的组成结构并不构成对该通信装置的限定，除图2所示部件之外，该通信装置可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本申请实施例中，芯片系统可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。
此外，本申请的各实施例之间涉及的动作、术语等均可以相互参考，不予限制。本申请的实施例中各个设备之间交互的消息名称或消息中的参数名称等只是一个示例，具体实现中也可以采用其他的名称，不予限制。
下面结合图1所示故障检测系统，对本申请实施例提供的故障检测方法进行描述，其中，测量源可以为故障检测系统中的任一测量源，故障检测装置可以为故障检测系统中的任一故障检测装置，下述实施例所述的测量源、故障检测装置均可以具备图2所示部件。
图3为本申请实施例提供的一种故障检测方法的流程图，如图3所示，该方法可以包括：
步骤301、获取与M个测量源对应的N个测量值。
其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值可以包括至少一个INS测量值。
具体的，M大于或等于N，故障检测装置可以根据导航系统的M个测量源获取物体对应的M个测量值。当确保某一测量源不会出故障时，也可以将该测量源的测量值与其他测量源的测量值进行合并，得到数量少于M个的测量值。
例如，以导航系统的测量源包括LBL、VSL、RTK、IMU和WSS为例，故障检测装置可以获取LBL的测量值、VSL的测量值、RTK的测量值、IMU的测量值和WSS的测量值。假设可以确保VSL不会出故障，则可以将VSL的测量值与其他测量值合并，如将VSL的测量值与WSS的测量值进行合并，从而减少测量值的个数，减轻故障检测装置的处理负担。
需要说明的是，LBL的测量值也可以简述为LBL，VSL的测量值也可以简述为VSL，RTK的测量值也可以简述为RTK，IMU的测量值也可以简述为IMU，WSS的测量值也可以简述为WSS。
可选的，故障检测装置对N个测量值进行故障检测之前，对N个测量值进行预处理。
示例性的，预处理可以包括将N个测量值转换到同一坐标系中。
具体的，不同的测量源在对物体进行测量时，可以采用不同的坐标系记录物体对应的测量值，通过将各个测量值转换到同一坐标系中，对N个测量值实现空间对准和时间对准， 可以降低计算复杂度，减轻故障检测装置的处理负担。
例如，可以将N个测量值转换到同一个公共坐标系中，如地球坐标系、全局坐标系等，不予限制。
其中，地球坐标系可以包括地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系中，原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。地球大地坐标系又称为地理坐标系，在该坐标系中，地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合，空间点位置在该坐标系中表述为(经度L，纬度B，高度H)。全局坐标系又称世界坐标系，该坐标系建立了描述其他坐标系所需要的参考系，即可以用世界坐标系去描述其他所有坐标系或者物体的位置。
又一种示例中，预处理还可以包括删除异常测量值。
其中，异常测量值可以包括测量范围之外的测量值和/或偏离测量轨迹的测量值；测量范围为测量值对应的测量源所能测量的范围；测量轨迹为测量值对应的测量源根据已经得到的测量值预测得到的轨迹。
例如，以IMU的角速度的量程范围为0～200rad/s为例，假设IMU在某一时刻测量得到的测量值为240rad/s，则可以确定该测量值超出了IMU的量程范围，属于异常测量值，需删除该测量值。
又例如，以IMU的历史角速度依次为10rad/s、20rad/s、30rad/s、40rad/s为例，假设IMU在下一时刻测量得到的角速度为180rad/s，则可以确定该测量值偏离了测量轨迹，属于异常测量值，需删除该测量值。
可选的，故障检测装置基于残差的卡方检验方法确定N个测量值中是否存在异常测量值。
具体的，故障检测装置可以计算各个测量值对应的滤波器中的残差和残差的方差，根据残差及残差的标准差构造卡方检验统计量。其中，卡方检验统计量的自由度可以为测量值的维数(例如，以测量值为包括经度、纬度和高度的3维测量值为例，自由度可以为3)。当卡方检验统计量超过预先设置的误警率对应的门限Td时，则可以确定N个测量值中存在明显异常测量值。
需要说明的是，根据残差及残差的标准差构造卡方检验统计量的具体过程可以参照现有技术中对卡方检验统计量的描述，不予赘述。
步骤302、利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值。如果有故障测量值，执行下述步骤303和步骤304。否则，执行下述步骤305。
其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同。
例如，参照图4a，以故障检测装置获取的测量值包括LBL、VSL、RTK、IMU和WSS为例，第一滤波器组可以包括一个主滤波器和5个第一滤波器，其中，主滤波器的输入参数可以包括LBL、VSL、RTK、IMU和WSS；第一滤波器1的输入参数可以包括LBL、VSL、RTK和IMU；第一滤波器2的输入参数可以包括LBL、VSL、RTK和WSS；第一 滤波器3的输入参数可以包括LBL、VSL、IMU和WSS；第一滤波器4的输入参数可以包括LBL、RTK、IMU和WSS；第一滤波器5的输入参数可以包括VSL、RTK、IMU和WSS。
具体的，故障检测装置可以通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器的处理结果；通过N个第一滤波器分别对各个第一滤波器对应的测量值进行处理，得到每个第一滤波器的处理结果；将主滤波器的处理结果与每个第一滤波器的处理结果进行比较，得到每个第一滤波器对应的第一差值；判断是否存在大于或等于第一阈值的第一差值；如果是，确定有故障测量值。
需要说明的是，对于各个滤波器对输入参数的处理结果，如果有测量值存在故障，由于该故障测量值的存在，会使得输入参数包括故障测量值的各个处理结果之间的差值较小，输入参数包括故障测量值的处理结果与输入参数不包括故障测量值的处理结果之间的差值较大。根据主滤波器与各个第一滤波器的处理结果之间的比较，可以确定是否有故障测量值存在故障。
其中，上述主滤波器与各个第一滤波器均可以为卡尔曼滤波器，或其他可以对输入参数进行滤波处理的滤波器，不予限制。
具体的，卡尔曼滤波器可以包括状态协方差矩阵P、过程噪声协方差矩阵Q和测量噪声协方差矩阵R。状态协方差矩阵P为物体的状态之间的协方差组成的矩阵，其对角线元素为各个状态的方差，其余元素是相应元素的协方差，协方差矩阵P为多维方阵，其维度和状态数一致；其中，物体的状态可以包括物体的位置、物体的速度等状态信息，不予限制。过程噪声协方差矩阵Q是由不确定的噪声引起的，该矩阵的每一个元素分别是物体的状态的元素误差之间的协方差。测量噪声协方差矩阵R是由测量源的误差引起的，在使用时测量源可以给出精度指标，根据该精度指标可以直接转化得到测量噪声协方差矩阵R。
示例性的，参照图4a，故障检测装置可以利用主滤波器对输入参数LBL、VSL、RTK、IMU和WSS进行滤波处理，得到主滤波器的处理结果1；利用第一滤波器1对输入参数LBL、VSL、RTK和IMU进行滤波处理，得到第一滤波器1的处理结果11；利用第一滤波器2对输入参数LBL、VSL、RTK和WSS进行滤波处理，得到第一滤波器2的处理结果12；利用第一滤波器3对输入参数LBL、VSL、IMU和WSS进行滤波处理，得到第一滤波器3的处理结果13；利用第一滤波器4对输入参数LBL、RTK、IMU和WSS进行滤波处理，得到第一滤波器4的处理结果14；利用第一滤波器5对输入参数VSL、RTK、IMU和WSS进行滤波处理，得到第一滤波器5的处理结果15。将处理结果1与处理结果11进行比较，得到第一差值11，将处理结果1与处理结果12进行比较，得到第一差值12，将处理结果1与处理结果13进行比较，得到第一差值13，将处理结果1与处理结果14进行比较，得到第一差值14，将处理结果1与处理结果15进行比较，得到第一差值15。判断第一差值11、第一差值12、第一差值13、第一差值14和第一差值15中，是否存在某一第一差值大于或等于第一阈值，如果存在，则确定故障检测装置获取的各个测量值中存在故障测量值。
步骤303、利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值。
其中，第二滤波器组可以包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数可以包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测 量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。
例如，参照图4a和图4b，以图4a中的第一滤波器1为例，第一滤波器1可以对应4个第二滤波器，其中，第二滤波器11的输入参数可以包括LBL、VSL和RTK；第二滤波器12的输入参数可以包括LBL、VSL和IMU；第二滤波器13的输入参数可以包括LBL、RTK和IMU；第二滤波器14的输入参数可以包括VSL、RTK和IMU。
具体的，故障检测装置可以通过每个第二滤波器对各个第一滤波器对应的测量值进行处理，得到每个第二滤波器的处理结果；并将每个第一滤波器的处理结果与第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果进行比较，得到每个第二滤波器对应的第二差值；判断是否存在对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器；如果存在，将第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
需要说明的是，对于各个滤波器对输入参数的处理结果，如果有测量值存在故障，由于该故障测量值的存在，会使得输入参数包括该故障测量值的第一滤波器的处理结果与其对应的输入参数不包括故障测量值的第二滤波器的处理结果之间的差值较大；而输入参数不包括该故障测量值的第一滤波器的处理结果与其对应的各个第二滤波器的处理结果之间的差值均较小。所以，可以将对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
示例性的，参照图4a和图4b，故障检测装置可以利用第一滤波器1对应的第二滤波器11对输入参数LBL、VSL和RTK进行处理，得到处理结果111；利用第二滤波器12对输入参数LBL、VSL和IMU进行处理，得到处理结果112；利用第二滤波器13对输入参数LBL、RTK和IMU进行处理，得到处理结果113；利用第二滤波器14对输入参数VSL、RTK和IMU进行处理，得到处理结果114。
与第一滤波器1类似的，故障检测装置也可以利用第一滤波器2对应的各个第二滤波器进行类似处理，得到处理结果121、处理结果122、处理结果123和处理结果124；利用第一滤波器3对应的各个第二滤波器进行类似处理，得到处理结果131、处理结果132、处理结果133和处理结果134；利用第一滤波器4对应的各个第二滤波器进行类似处理，得到处理结果141、处理结果142、处理结果143和处理结果144；利用第一滤波器5对应的各个第二滤波器进行类似处理，得到处理结果151、处理结果152、处理结果153和处理结果154。
故障检测装置可以根据每个第一滤波器的处理结果与其对应的各个第二滤波器的处理结果，确定每个第二滤波器对应的第二差值。即故障检测装置可以根据第一滤波器1的处理结果11和第二滤波器11的处理结果111，确定第二差值111；根据第一滤波器1的处理结果11和第一滤波器12的处理结果112，确定第二差值112；类似的，依次确定每个第二滤波器对应的第二差值，将对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
需要说明的是，故障检测装置在利用上述第一滤波器组和第二滤波器组对N个测量值进行故障检测之前，故障检测装置还可以在主滤波器对N个测量值进行处理时，确定主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵对每个第一滤波器和每个第二滤波器进行初始化，从而避免第一滤波器和第二滤波器独立初始化。
其中，状态估计可以用于指示物体的状态信息，如物体的位置、速度、姿态、加速度、 角速度等物体运动状态信息以及测量源误差信息，如IMU的零偏误差、测量源的传感器之间的安装误差等。状态估计与上述状态协方差矩阵P对应，该状态协方差矩阵P用于描述状态估计。
需要说明的是，第一滤波器组和第二滤波器组中的各个滤波器可以为卡尔曼滤波器，也可以为卡尔曼滤波器的变种，如扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter，EKF)、无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter，UKF)等，还可以为其他可以对测量值进行滤波处理的滤波器，不予限制。
步骤304、将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果。
具体的，故障检测装置通过将输入参数不包括故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果，可以避免故障测量值对输出结果的影响，提高定位精度与可靠性。
进一步的，故障检测装置将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果后，可以为该第一滤波器设置同步标志或同步周期，以标识故障隔离成功。
示例性的，当采用设置同步标志的方式标识故障隔离成功时，故障检测装置可以采用为该第一滤波器设置同步标识，不为其他第一滤波器设置同步标识的方式，标识该第一滤波器的输入参数不包括的测量值为故障测量值。
又一种示例中，故障检测装置也可以为每个第一滤波器设置同步标识，其中，可以将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的同步标识设置为真，其余第一滤波器的同步标识设置为假。
例如，可以将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的同步标识设置为1，将其余第一滤波器的同步标识设置为0，将同步标识为1的第一滤波器的输入参数不包括的测量值为故障测量值。
再一种示例中，故障检测装置还可以为输入参数不包含故障测量值的第一滤波器设置同步周期，在该周期内，将该第一滤波器的输入参数不包括的测量值为故障测量值，以避免故障检测装置频繁采用上述第一滤波器组和第二滤波器组确定故障测量源，减轻故障检测装置的处理负担。
进一步的，故障检测装置还可以在故障隔离成功之后，获取输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据状态估计和协方差矩阵，调整主滤波器、除输入参数不包含故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵，从而提高各个滤波器的定位精度和可靠性。
示例性的，故障检测装置可以周期性的根据输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的状态估计和协方差矩阵调整主滤波器、除输入参数不包含故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
步骤305、将主滤波器的处理结果作为输出结果。
具体的，当不存在故障测量源时，故障检测装置可以将输入参数更多的主滤波器的处理结果作为输出结果，以提高定位精度与可靠性。
进一步的，故障检测装置还可以在将主滤波器的处理结果作为输出结果后，周期性获取主滤波器的状态估计和协方差矩阵；并根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整每个第一滤波器和每个第二滤波器的状态估计和协方差矩阵，提高各个滤波器的处理精 度和可靠性。
需要说明的是，上述步骤301至步骤305中，当测量源的测量值发生更新时，可以更新输入参数包含该测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器，以便实时根据最新测量值确定物体的定位结果，提高定位精度与可靠性。
基于上述图3所示的方法，故障检测装置通过第一滤波器组可以确定导航系统中M个测量源的N个测量值中是否存在故障测量值，通过第二滤波器组可以确定具体是哪个测量源存在故障，相比于采用测量源多备份的方案，可以降低生产成本，降低系统设计复杂性。
另外，上述图3所示的方法中，故障检测装置通过利用并行滤波技术对至少四个测量值进行处理，便可实现故障检测。与采用并行滤波技术对GNSS测量值进行处理时，为实现对物体的三维定位，第二滤波器至少需要四个GNSS测量值，主滤波器至少需要6个测量值相比，本申请实施例可以在测量值的数量更少的情况下，提高定位精度和可靠性。
基于上述图3所示的方法，故障检测装置还可以在执行上述步骤302之前，判断各个测量源是否都至少完成一次对测量值的更新，如果是，则根据上述步骤302至步骤305进行故障检测，从而避免故障检测装置频繁进行故障检测，减轻故障检测装置的处理负担。
需要说明的是，故障检测装置在执行上述步骤302之前，还可以根据获取的各个测量值确定物体是否处于非静止状态，如果是，则根据上述步骤302至步骤305进行故障检测，从而避免故障检测装置在物体处于静止状态时进行不必要的故障检测，从而减轻故障检测装置的处理负担。
上述图3所示的方法中，故障检测装置可以根据第一滤波器组和第二滤波器组对导航系统的N个测量值进行故障检测。参照下述图5，故障检测装置还可以在满足下述图5所示的条件时，采用图3所示的方法对导航系统的N个测量值进行故障检测。
图5为本申请实施例提供的一种故障检测方法的流程图，如图5所示，该方法可以包括：
步骤501、故障检测装置对主滤波器进行初始化。
其中，故障检测装置可以通过为主滤波器构建协方差矩阵，完成对主滤波器的初始化。
具体的，为主滤波器构建协方差矩阵的具体过程可以参照现有技术，不予赘述。
步骤502、故障检测装置对主滤波器进行更新。
具体的，故障检测装置在完成对主滤波器的初始化之后，可以根据测量源更新的测量值对主滤波器进行更新，以提高主滤波器的处理结果的定位精度。
步骤503、故障检测装置控制主滤波器输出。
具体的，故障检测装置可以在对各个测量值进行故障检测之前，将主滤波器对各个测量值的处理结果作为输出。
步骤504、故障检测装置判断测量值的数量是否大于等于4。如果是，执行步骤505，否则，执行步骤509。
具体的，对于第一滤波器组和第二滤波器组，需满足第二滤波器至少有两个输入参数，才能实现对测量值的故障检测。当测量值的数量大于等于4时，可以保证第二滤波器至少有两个输入参数，从而使得故障检测装置可以根据第一滤波器组和第二滤波器组实现故障检测，提高定位精度。当测量值的数量小于4时，第二滤波器的输入参数的数量小于2，故障检测装置需停止故障检测。
步骤505、故障检测装置判断主滤波器是否收敛。如果是，执行步骤506，否则，执行步骤509。
具体的，故障检测装置可以利用主滤波器对各个测量值进行处理，得到处理结果，并根据处理结果判断主滤波器是否收敛，如果收敛，则继续进行故障检测，否则，停止进行故障检测，从而提高主滤波器的处理结果的可靠性。
步骤506、故障检测装置对第一滤波器和第二滤波器进行初始化。
具体的，故障检测装置可以参照上述步骤303，根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，对第一滤波器和第二滤波器进行初始化，从而避免第一滤波器和第二滤波器独立初始化。
步骤507、故障检测装置对第一滤波器和第二滤波器进行更新。
具体的，故障检测装置在完成对第一滤波器和第二滤波器的初始化之后，可以根据测量源更新的测量值对第一滤波器和第二滤波器进行更新，从而提高第一滤波器和第二滤波器的处理结果的定位精度。
步骤508、故障检测装置判断物体是否静止。如果是，执行步骤509，否则，执行步骤511。
其中，当物体处于静止时，物体的定位结果保持不变，故障检测装置可以不用对物体对应的测量值进行故障检测，以降低故障检测装置的功率损耗，减轻故障检测装置的处理负担。
具体的，故障检测装置可以根据物体对应的测量值确定物体是否静止。
例如，以物体对应的测量值包括IMU和WSS为例，故障检测装置可以在IMU和WSS同时满足静止判断条件时，确定物体静止。
具体的，故障检测装置可以采用滑窗算法，当滑窗内加速度的模值与当地重力加速度的差值在一定阈值范围内，或者加速度和角速度的方差在一定范围内，则可以确定IMU满足静止判断条件。故障检测装置还可以在根据WSS确定物体的轮速小于预设阈值时，确定WSS满足静止判断条件。
步骤509、故障检测装置停止故障检测。
步骤510、故障检测装置切换到主滤波器输出。
具体的，当故障检测装置停止对测量值进行故障检测时，故障检测装置可以将主滤波器对测量值的处理结果作为输出。
步骤511、故障检测隔离装置进行故障检测。
其中，当故障检测装置确定测量值的数量大于等于4、主滤波器收敛且物体非静止时，可以对测量值进行故障检测，从而提高定位精度。
具体的，故障检测装置可以采用采用上述步骤302所示的方法进行故障检测，不予赘述。
步骤512、故障检测装置判断是否存在故障测量值。如果是，执行步骤513，否则，执行步骤519。
具体的，当确定存在故障测量值时，故障检测装置可以进一步执行下述步骤513，根据第二滤波器组确定存在故障的测量值。当不存在故障测量值时，故障检测装置可以执行下述步骤519，判断是否连续无故障，以及当前输出是否为非主滤波器输出。
步骤513、故障检测装置进行故障隔离。
具体的，故障检测装置可以参照上述步骤303，根据第二滤波器组确定存在故障的测量值。
步骤514、故障检测装置判断是否隔离成功。如果是，执行步骤515，否则，执行步骤521。
具体的，当根据步骤512确定存在故障测量值，但是根据步骤513没有找到存在故障的测量值时，可以认为隔离失败。当根据步骤512确定存在故障测量值，且根据步骤513找到了存在故障的测量值，则可以认为隔离成功。
当隔离成功时，可以执行步骤515，将输入参数不包括故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出。当隔离失败时，可以执行步骤521，判断是否连续隔离失败，以及当前输出是否为非主滤波器输出。
步骤515、故障检测装置切换到输入参数不包含故障测量值的第一滤波器输出，并设置同步标识或同步周期。
具体的，故障检测装置可以参照上述步骤304，将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出，并设置同步标识或同步周期，不予赘述。
步骤516、故障检测装置判断同步标识是否为真或同步周期是否到期。如果是，执行步骤517，否则，执行步骤518。
具体的，当同步标识为真或同步周期到期时，故障检测装置可以根据输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的状态估计和协方差矩阵，对第一滤波器组和第二滤波器组中包括故障测量值的滤波器的状态估计和协方差矩阵进行同步。当同步标识不为真或同步周期尚未到期时，故障检测装置可以对处理结果进行平滑处理并输出。
步骤517、故障检测装置同步所有滤波器。
步骤518、故障检测装置输出队列平滑。
具体的，步骤517和步骤518可以参照上述步骤516的具体描述，不予赘述。
步骤519、故障检测装置判断是否连续无故障且非主滤波器输出。如果是，执行步骤520，否则，执行步骤516。
具体的，当故障检测装置判断连续无故障且当前输出不是主滤波器输出时，故障检测装置可以执行步骤520，将输出切换到主滤波器，提高定位精度和可靠性。当故障检测装置判断并非连续无故障或当前输出不是主滤波器输出时，故障检测装置可以执行上述步骤516，在同步标识或同步周期到期后，同步滤波器，提高定位精度和可靠性。
步骤520、故障检测装置切换到主滤波器输出。
步骤521、故障检测装置判断是否连续隔离失败且非主滤波器输出。如果是，执行步骤522，否则，执行步骤516。
具体的，当故障检测装置判断连续隔离失败且当前输出不是主滤波器输出时，故障检测装置可以执行步骤522，将输出切换到主滤波器，提高定位精度和可靠性。当故障检测装置判断并非连续隔离失败或当前输出不是主滤波器输出时，故障检测装置可以执行上述步骤516，在同步标识或同步周期到期后，同步各个滤波器，提高定位精度和可靠性。
步骤522、故障检测装置切换到主滤波器输出。
基于图5所示的方法，故障检测装置可以在满足上述图5所示的条件时，采用图3所 示的方法对导航系统的N个测量值进行故障检测，提高定位精度和可靠性的同时，减轻故障检测装置的处理负担，降低故障检测装置的功率损耗。
上述主要从设备之间交互的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，各个设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对各个网元进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图6示出了一种故障检测装置，故障检测装置60可以为故障检测装置或者故障检测装置中的芯片或者片上系统。该故障检测装置60可以用于执行上述实施例中涉及的故障检测装置的功能。图6所示故障检测装置60包括：接收模块601、处理模块602和发送模块603。
接收模块601，用于获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，N为大于或等于4的整数；N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；处理模块602，用于利用第一滤波器组对N个测量值进行并行滤波处理，根据第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定N个测量值中是否有故障测量值；其中，第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；主滤波器的输入参数包括N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；处理模块602，还用于如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定N个测量值中的故障测量值；其中，第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。
其中，该故障检测装置60的具体实现方式可参考图3至图5所述故障检测方法中故障检测装置的行为功能。
一种可能的设计中，装置还包括发送模块603；发送模块603，还用于将输入参数不包含故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果。
一种可能的设计中，处理模块602，还用于获取输入参数不包含故障测量值的第一滤波器对应的协方差矩阵；处理模块602，还用于根据状态估计和协方差矩阵，调整主滤波器、除输入参数不包含故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
一种可能的设计中，处理模块602，还用于对N个测量值进行预处理；其中，预处理包括将N个测量值转换到同一坐标系中和/或删除异常测量值；异常测量值包括测量范围之外的测量值和/或偏离测量轨迹的测量值；测量范围为测量值对应的测量源所能测量的范 围；测量轨迹为测量值对应的测量源根据已经得到的测量值预测得到的轨迹。
一种可能的设计中，处理模块602，具体用于通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器的处理结果；通过N个第一滤波器分别对测量值进行处理，得到每个第一滤波器的处理结果；将主滤波器的处理结果与每个第一滤波器的处理结果进行比较，得到每个第一滤波器对应的第一差值；判断是否存在大于或等于第一阈值的第一差值；如果是，确定有故障测量值。
一种可能的设计中，处理模块602，具体还用于：通过每个第二滤波器对测量值进行处理，得到每个第二滤波器的处理结果；将每个第一滤波器的处理结果与第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果进行比较，得到每个第二滤波器对应的第二差值；判断是否存在对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器；如果存在，将第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
一种可能的设计中，处理模块602，还用于通过主滤波器对N个测量值进行处理，得到主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据状态估计和协方差矩阵对每个第一滤波器和每个第二滤波器进行初始化。
一种可能的设计中，装置还包括发送模块603；发送模块603，还用于当不存在故障测量值时，将主滤波器的处理结果作为输出结果。
一种可能的设计中，处理模块602，还用于周期性获取主滤波器的状态估计和协方差矩阵；根据主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整每个第一滤波器和每个第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
一种可能的设计中，处理模块602，还用于当测量值发生更新时，更新输入参数包含测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器。
一种可能的设计中，测量源包括以下至少四种或多种：全球卫星导航系统GNSS测量源、实时动态定位RTK、惯性测量单元IMU、轮速计WSS、激光定位LBL、矢量语义定位VSL。
作为又一种可实现方式，图6中的接收模块601、发送模块603可以由收发器代替，处理模块602可以由处理器代替，该收发器可以集成接收模块601、发送模块603的功能，该处理器可以集成处理模块602的功能。进一步的，图6所示故障检测装置60还可以包括存储器。当接收模块601、发送模块603由收发器代替，处理模块602由处理器代替时，本申请实施例所涉及的故障检测装置60可以为图2所示通信装置。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。上述方法实施例中的全部或者部分流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于上述计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端(包括数据发送端和/或数据接收端)的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。上述计算机可读存储介质也可以是上述终端的外部存储设备，例如上述终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，SMC)，安全数字(secure digital，SD)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，上述计算机可读存储介质还可以既包括上述终端的内部存储单元也包括外部存储设备。上述计算机可读存储介质用于存储上述计算机程序以及上述终端所需的其他程序和数据。上述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
需要说明的是，本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个(项)”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

  1. 一种故障检测方法，其特征在于，包括：
    获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，所述N为大于或等于4的整数；所述N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；
    利用第一滤波器组对所述N个测量值进行并行滤波处理，根据所述第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定所述N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定所述N个测量值中的故障测量值；其中，所述第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；所述主滤波器的输入参数包括所述N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；所述第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    将输入参数不包含所述故障测量值的第一滤波器的处理结果作为输出结果。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
    获取输入参数不包含所述故障测量值的第一滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；
    根据所述状态估计和所述协方差矩阵，调整所述主滤波器、除输入参数不包含所述故障测量值的第一滤波器之外的每个第一滤波器、以及输入参数包含所述故障测量值的第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述利用第一滤波器组对所述N个测量值进行并行滤波处理之前，所述方法还包括：
    对所述N个测量值进行预处理；其中，所述预处理包括将所述N个测量值转换到同一坐标系中和/或删除异常测量值；所述异常测量值包括测量范围之外的测量值和/或偏离测量轨迹的测量值；所述测量范围为所述测量值对应的测量源所能测量的范围；所述测量轨迹为所述测量值对应的测量源根据已经得到的测量值预测得到的轨迹。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述利用第一滤波器组对所述N个测量值进行并行滤波处理，包括：
    通过主滤波器对所述N个测量值进行处理，得到所述主滤波器的处理结果；
    通过所述N个第一滤波器分别对所述测量值进行处理，得到每个第一滤波器的处理结果；
    将所述主滤波器的处理结果与所述每个第一滤波器的处理结果进行比较，得到所述每个第一滤波器对应的第一差值；
    判断是否存在大于或等于第一阈值的第一差值；如果存在，确定有故障测量值。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述利用第二滤波器组确定所述N个测量值中的故障测量值，包括：
    通过每个第二滤波器对所述测量值进行处理，得到每个第二滤波器的处理结果；
    将所述每个第一滤波器的处理结果与所述第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果进行比较，得到所述每个第二滤波器对应的第二差值；
    判断是否存在对应的每个第二滤波器的第二差值均小于第二阈值的第一滤波器；如果存在，将所述第一滤波器的输入参数不包括的测量值确定为故障测量值。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    通过所述主滤波器对所述N个测量值进行处理，得到所述主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵；根据所述状态估计和所述协方差矩阵对每个第一滤波器和每个第二滤波器进行初始化。
  8. 根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    当不存在故障测量值时，将所述主滤波器的处理结果作为输出结果。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
    周期性获取所述主滤波器的状态估计和协方差矩阵；
    根据所述主滤波器对应的状态估计和协方差矩阵，调整每个第一滤波器和每个第二滤波器的状态估计和协方差矩阵。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    当所述测量值发生更新时，更新输入参数包含所述测量值的主滤波器、第一滤波器和第二滤波器。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，
    所述测量源包括以下至少四种或多种：全球卫星导航系统GNSS测量源、实时动态定位RTK、惯性测量单元IMU、轮速计WSS、激光定位LBL、矢量语义定位VSL。
  12. 一种故障检测装置，其特征在于，包括：
    接收模块，用于获取与M个测量源对应的N个测量值；其中，所述N为大于或等于4的整数；所述N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；
    处理模块，用于利用第一滤波器组对所述N个测量值进行并行滤波处理，根据所述第一滤波器组包括的各个滤波器的处理结果确定所述N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用第二滤波器组确定所述N个测量值中的故障测量值；其中，所述第一滤波器组包括一个主滤波器、N个第一滤波器；所述主滤波器的输入参数包括所述N个测量值；每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；所述第二滤波器组包括每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同。
  13. 一种故障检测装置，其特征在于，包括：主滤波器、N个第一滤波器、每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器、以及处理器；其中，所述处理器分别与所述主滤波器、每个第一滤波器和每个第二滤波器通信连接；N为大于或等于4的整数；
    所述主滤波器，用于对与M个测量源对应的N个测量值进行并行滤波处理，得到所述主滤波器的处理结果；其中，所述主滤波器的输入参数包括所述N个测量值；所述N个测量值包括惯性导航系统INS测量值；
    所述N个第一滤波器，用于分别对(N-1)个测量值进行并行滤波处理，得到每个第一滤波器的处理结果；其中，每个第一滤波器的输入参数包括(N-1)个测量值；不同的第一滤波器的输入参数至少有一个不同；
    所述每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器，用于分别对(N-2)个测量值进行 并行滤波处理，得到每个第二滤波器的处理结果；其中，每个第二滤波器的输入参数包括自身对应的第一滤波器的(N-1)个测量值中的(N-2)个测量值；不同的第二滤波器的输入参数至少有一个不同；
    所述处理器，用于根据所述主滤波器的处理结果和所述N个第一滤波器的处理结果，确定所述N个测量值中是否有故障测量值；如果有故障测量值，则利用每个第一滤波器对应的(N-1)个第二滤波器的处理结果确定所述N个测量值中的故障测量值。
  14. 一种故障检测装置，其特征在于，所述装置包括一个或多个处理器、收发器；所述一个或多个处理器、所述收发器支持所述装置执行如权利要求1-11任一项所述的故障检测方法。
  15. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机指令或程序，当计算机指令或程序在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-11任一项所述的故障检测方法。
  16. 一种故障检测系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求12-14任一项所述的故障检测装置。
  17. 一种自动驾驶车辆，其特征在于，所述自动驾驶车辆包括如权利要求12-14任一项所述的故障检测装置。
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