آنالیز قابلیت اطمینان یک سیستم ناوبری اینرسی و واحد آشکارساز و تشخیص خطای فعال آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

سیستم های ناوبری اینرسی یکی از اجزای اصلی در سامانه های ناوبری تجهیزات پیشرفته نظیر پهپاد و ماهواره برها هستند. لذا قابلیت اطمینان آنها برای دستیابی به موفقیت سیستم بسیار مهم است. برای افزایش قابلیت اطمینان ضمن توسعه سنسورهای پیشرفته، موضوع چیدمان سنسورها و آرایش آنها و استفاده از افزونگی و آشکارسازی خطا نیز باید بررسی شود. در این مقاله، چیدمان های مختلف سنسورها و قابلیت‌اطمینان واحد ‌آشکارساز و تشخیص خطای یک سیستم ناوبری اینرسی مورد ارزیابی قرارگرفته است. ابتدا طراحی سیستم ناوبری از منظر جانمایی حسگرها، سپس واحد آشکارساز و تشخیص خطا برمبنای حسگرهای مازاد تحلیل شده است. قابلیت اطمینان کل سیستم با استفاده از روش بلوک دیاگرام و توزیع نمایی محاسبه شده است. قابلیت‌اطمینان واحد آشکارساز با استفاده از روش مونت‌کارلو محاسبه شده است وتحلیل حساسیت به نویز نیز انجام شده است و نتایج بیانگر وابستگی قابلیت اطمینان به نویز است. به دلیل این که قابلیت‌اطمینان این سیستم تابعی از مقادیر آستانه آشکارسازی و تشخیص خطا می‌باشد، مقادیر بهینه آستانه آشکارسازی و تشخیص با استفاده از دو روش تکراری و تخمین حداقل مربعات غیرخطی به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Reliability analysis of an inertial navigation system and its active fault detection and isolation unit

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Farsi
  • Alireza Alikhani
  • Milad Nemati
Aerospace Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Inertial navigation systems are one of the main components in advanced equipment navigation systems such as drones and satellites. Therefore, their reliability is very important for system mission success. To increase reliability while developing advanced sensors, the issue of sensor placement and arrangement, the use of redundancy, and error detection should also be considered. In this paper, different sensor configurations and reliability analysis of fault detection and isolation of an inertial navigation system are evaluated. First, the design of the navigation system is analyzed in terms of the location of the sensors, then the detection and fault detection unit based on the excess sensors. The reliability of the system is calculated based on exponential distribution and reliability block diagram, then the reliability fault detection unit is calculated using the Monte Carlo method. the sensitivity analysis has been performed and results show that the reliability depends on the noise value. Because the reliability of this system is a function of the fault detection and its threshold values, the optimal values for fault detection threshold are obtained using two iterative methods and estimating the minimum nonlinear squares.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inertial sensor
  • Monte Carlo simulation
  • Reliability
  • Fault Detection and Isolation