基于Copula函数的列车定位惯性单元剩余寿命预测方法

作     者：上官伟 巴明明 孟月月 SHANGGUAN Wei;BA Mingming;MENG Yueyue

作者机构：北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 

基　　金：北京市自然科学基金(L191013) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(N2021G045) 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2022年第44卷第4期

页      码：63-73页

摘      要：列车连续、高精度定位需要惯性测量单元(IMU)提供可靠的姿态校正补偿数据,IMU输出的数据质量会受外部环境干扰、内部结构磨损等影响而降低,因此有必要对IMU性能指标参数及剩余使用寿命(RUL)预测开展研究。根据IMU组成结构与性能评价准则,选取IMU中陀螺仪和加速度计的随机误差指标表征设备性能状态,在对IMU多关键部件特征进行分析的基础上,设计基于非线性漂移Wiener过程的IMU性能退化模型,构建基于Copula函数的二元性能参量RUL联合分布函数;分别采用后向平滑(RTS)和期望最大化(EM)联合算法、极大似然估计(MLE)算法估计性能退化模型参数和Copula函数中未知参数,实现RUL的实时自适应更新预测。基于RUL预测方法对IMU剩余使用寿命进行预测,与列车定位系统中IMU的实际性能退化监测数据对比。结果表明,采用本文提出的算法,IMU失效前最后6个监测时刻RUL预测期望值的均方相对误差(MRE)为9.87%,相比基于陀螺仪寿命预测方法降低了3.27%。

主 题 词：列车定位 惯性单元 Copula函数 剩余使用寿命预测 非线性漂移wiener过程 

学科分类：08[工学] 082302[082302] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-8360.2022.04.008

馆 藏 号：203111422...