王振伟， 李 翔， 常 勇， 李清华， 耿子成， 周子健

(1.哈尔滨工业大学 空间控制与惯性技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150001； 2.中国人民解放军32377部队，北京 100192)

半球谐振陀螺(Hemispherical Resonant Gyro,HRG)是一种高精度的振动陀螺，具有高精度、高分辨力、高可靠性、长寿命、强抗辐射能力等优点，在卫星领域有广阔的应用前景。作为惯性导航系统核心元器件，它的可靠性直接影响卫星的正常功能和使用寿命。因此其一旦发生故障，就需要及时检测出该故障并进行相应的处理，以免造成更严重的后果。

半球谐振陀螺故障的处理方法主要有以下几种。

① 硬件冗余法。增加一定数目的相同陀螺仪，一方面提高系统的可靠性，另一方面通过合理的故障检测与隔离技术实现容错控制。其优点是可靠性高，并能实现容错控制；缺点是增加了硬件数目，增大了系统空间，为后期工作带来了额外的成本。

② 基于解析模型的方法。通过设计滤波器和状态观测器得到惯性传感器的状态估计值和实际值的差值来检测故障。优点是可以利用现代控制理论方法实现故障检测；缺点是需要一个准确的数学模型，然而惯性传感器具有强非线性、存在不确定性和随机性，很难建立准确的数学模型。

③ 基于数据的方法。利用历史数据的统计特性、相关性等信息对下一时刻的数据进行预测，从而根据估计值和实际值的差值信号实现故障检测。该方法主要有：神经网络法，时间序列法、灰色理论[5-7]等。神经网络法需要大量的样本进行长时间学习，惯性传感器样本较少，而且神经网络实时性差，很难满足在线故障检测的要求。……