王日俊，白 越，曾志强，段能全，党长营，杜文华，王俊元

(1.中北大学 机械工程学院，太原 030051； 2.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033)

0 引言

四旋翼无人飞行器具有结构简单、稳定性高以及起降灵活等特点，在军事和民用领域得到了极大关注与广泛应用[1-2]。搭载于飞行器上的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)在其导航信息获取与姿态运动控制中起着至关重要的作用，是保证飞行器安全可靠飞行、执行各类飞行任务的前提[3]。然而，机载环境的温度变化、机械振动等因素的存在使得IMU传感器元件极易损伤或失效，由此导致的传感器故障时有发生[4-5]。传感器一旦发生故障不仅会严重影响飞行的安全性和可靠性，导致飞行任务的失败，甚至会危及地面人员的生命安全，因此对于飞行器传感器故障检测与诊断技术的研究就成为了提高飞行器的安全性和可靠性的迫切任务。

目前大多数应用于四旋翼无人飞行器的故障诊断方法都只涉及执行器故障，而传感器故障检测和隔离(Fault Detection and Isolation, FDI)的研究成果仍然有限[6]。在文献[7]提出传感器故障全局观测器方法之后，相关研究人员逐渐将多种观测器或估计器方法应用于四旋翼无人飞行器的传感器故障检测与隔离的研究工作中，包括基于线性参数变化自适应观测器[8]、集员估计器[9]，非线性状态观测器[10]和降阶非线性观测器[11]等。Freddi等[12]采用基于全姿态测量的Thau观测器实现了加速度计偏差故障的检测。在假设四旋翼无人飞行器的平移加速度为零时，Berbra等[13]提出了一种陀螺仪、加速度计和磁力计故障的检测方法。……