(57)【要約】      （修正有）【課題】センサータイプ、およびセンサーの数の如何に関わらず、単一の評価手順を実施できるマルチセンサー測定システムを提供する。【解決手段】ｎ個の測定信号を送出するための同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサーＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎの少なくとも１つのセットと、ｎ個の測定信号を融合させてｎ個の測定信号で構成された単一の多重化出力信号を送出するための融合ユニット１０と、多重化出力信号を受信し、センサー故障を表わす信号を拒絶した後、物理量の測定の最良の推定値を構成する信号を出力するように構成されている再条件付アンセンテッドカルマンフィルターＵＫＦ２０と、を含む。【選択図】図２
2019090812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ物理量を検知するための多重センサーを有する測定システムにおいて、
ｎ個の測定信号を送出するための前記同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）又はモデルの少なくとも１つのセットと、
ｎ個の測定信号を融合させてｎ個の測定信号で構成された単一の多重化出力信号を送出するための融合ユニット（１０）と、
前記多重化出力信号を受信し、センサー故障を表わす信号を拒絶した後、前記物理量の測定の最良の推定値を構成する信号を出力するように構成されている再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）（２０）と、を含むことを特徴とする測定システム。
【請求項２】
前記融合ユニット（１０）が、前記センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の数ｎを計数するための計数器（６）と、電気量を物理量に変換することを目的とし、それぞれｎ個のセンサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の各々と結びつけられ前記ｎ個の測定信号由来の情報を記憶するように適応されているｎ個の変換機能モジュール（１１〜１４）のセットと、ｎ個のゼロ次ブロッキングユニット（１５〜１８）と、様々なセンサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）由来の個別の測定信号を次々と選択しかつｎ個の測定信号由来の全情報を含む単一のデータストリームを再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の入力端まで送出するように適応されたマルチプレクサユニット（１９）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が、前記マルチプレクサユニット（１９）を内蔵する融合ユニット（１０）の速度以上の速度で処理を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が、マルチプレクサユニット（１９）からの入力内の変動の動態を表わす非線形フィルターユニットを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）には、マルチプレクサユニット（１９）の各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定するように適応され、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の更新を可能にすることを目的とするテストユニットが含まれていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
ｎ個の測定信号を送出する同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）又はモデルのセットを用いて、前記同じ物理量を測定する方法において、ｎ個の測定信号を多重化して、ｎ個の測定信号を融合する単一の多重化出力信号を送出するステップと、再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）により前記多重化出力信号をフィルタリングして、センサー故障を表わす信号を拒絶した後に前記物理量の測定の最良の推定値を含む信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップが、多重化ステップの処理速度以上の処理速度で実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップが、多重化ステップの出力端での切換え作業の出力の変動の動態を表わす非線形フィルタリングを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップには、切換え作業の各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定し、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップの更新を可能にすることを目的とするテストが含まれていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ物理量を測定するために多重センサーを使用する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
同じ物理量を測定するために１組のセンサーが利用可能である場合、様々なセンサーによって供給される測定値の中からどれが最良であるかを判定するため、測定値を互いに比較する票決ベースの論理に主として基づいて測定値を検証することが一般的な実践方法である。
【０００３】
票決ベースの技術の欠点は、利用可能な測定値の数に応じてかつ問題の測定値のタイプに応じて個別にこれらの技術を適応させる必要があるという事実にある。制御用ソフトを利用可能にするプロセスにおいては、各機能の単位テストを実施する必要がある。これは、認定コストが比較的高額になることを暗示しており、これにより機能の多様性に付随するリスクが導入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
（原文に記載なし）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の欠点を是正すること、そしてより詳細には、特にノイズ、平均急上昇(jump  in  mean)又は故障したセンサーの存在に起因して一部のセンサー内に存在する可能性のあるバイアスを拒絶する一方で考えられる最良の測定値を推定する目的で、同じ物理量を表わす任意の種類のセンサーに由来するデータの融合を実施することにある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、センサータイプの如何に関わらず、そしてセンサーの数の如何に関わらず、単一の評価手順を実施できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、同じ物理量を検知するための多重センサーを有する測定システムにおいて、ｎ個の測定信号を送出するための前記同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー又はモデルの少なくとも１つのセットと、ｎ個の測定信号を融合させてｎ個の測定信号で構成された単一の多重化出力信号を送出するための融合ユニットと、前記多重化出力信号を受信し、センサー故障を表わす信号を拒絶した後、前記物理量の測定の最良の推定値を構成する信号を出力するように構成されている再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）と、を含むことを特徴とする測定システムによって達成される。
【０００８】
こうして、本発明のシステムは、異なるセンサーに由来するデータを融合し、次にデータを処理して、あらゆるエラーが除外された妥当な測定値を評価することを可能にする。これは、単純なデータ多重化と、それに続いて、考えられる最良の推定値を評価し、エラーにより汚染されていない測定値を入手するためにセンサーが送出した測定信号の融合を表わす単一出力信号を再条件付アンセンテッドカルマンフィルターに対して送信することによって実施される。
【０００９】
特定の一実施形態において、融合ユニットは、前記センサーの数ｎを計数するための計数器と、電気量を物理量に変換することを目的とし、それぞれｎ個のセンサーの各々と結びつけられ前記ｎ個の測定信号由来の情報を記憶するように適応されているｎ個の変換機能モジュールのセットと、ｎ個のゼロ次ブロッキングユニットと、様々なセンサー由来の個別の測定信号を次々と選択しかつｎ個の測定信号由来の全情報を含む単一のデータストリームを再条件付ＵＫＦの入力端まで送出するように適応されたマルチプレクサユニットとを含んでいる。
【００１０】
１つの好ましい特徴によると、再条件付ＵＫＦは、前記マルチプレクサユニットを内蔵する融合ユニットの速度以上の速度で処理を行なう。
【００１１】
特定の一実施形態によると、再条件付ＵＫＦは、マルチプレクサユニットからの出力内の変動の動態を表わす非線形フィルターユニットを含む。
【００１２】
この場合、本発明の特定の態様において、再条件付ＵＫＦには、マルチプレクサユニットの各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定するように適応され、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付ＵＫＦの更新を可能にすることを目的とするテストユニットが含まれている。
【００１３】
本発明は同様に、ｎ個の測定信号を送出する同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー又はモデルのセットを用いて、前記同じ物理量を測定する方法において、ｎ個の測定信号を多重化して、ｎ個の測定信号を融合する単一の多重化出力信号を送出するステップと、再条件付アンセンテッドカルマンフィルターにより前記多重化出力信号をフィルタリングして、センサー故障を表わす信号を拒絶した後に前記物理量の測定の最良の推定値を含む信号を出力するステップと、を含むことを特徴とする方法をも提供する。
【００１４】
１つの特定の特徴によると、再条件付ＵＫＦのフィルタリングステップは、多重化ステップの処理速度以上の処理速度で実施される。
【００１５】
有利には、再条件付ＵＫＦのフィルタリングステップは、多重化ステップの出力端での切換え作業の出力の変動の動態を表わす非線形フィルタリングを含む。
【００１６】
１つの好ましい特徴によると、再条件付ＵＫＦフィルタリングステップには、切換え作業の各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定し、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付ＵＫＦフィルタリングステップの更新を可能にすることを目的とするテストが含まれている。
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照し、非限定的な実施例として提供されている詳細な実施形態についての以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ロケットエンジン及びその制御システムの概略図である。
【図２】本発明のシステム又は測定方法の形で実施されたソフトウェアコンポーネントを含むモジュールのブロック図である。
【図３】図２の測定システム内に組込むのに好適なマルチプレクサユニットを含む融合ユニットのより詳細な図である。
【図４】測定信号を評価する一方で図６で使用されるパラメータＣｏｅｆを計算するための関係を示すグラフである。
【図５】測定信号中の考えられる異常が検出され補正される、本発明の測定方法内のデータ多重化及びデータ処理ステップを要約した流れ図である。
【図６】連続する試料ｎとｎ−１の間の距離に応じて信号を重みづけするための遷移図である。
【図７】許容ウィンドウを変動させるためのプロセスを示すグラフである。
【図８Ａ】検出フラグ結果の第１の例を示す。
【図８Ｂ】検出フラグ結果のこの第１の例について、フィルタリングされた出力信号と共に原多重化信号を示す。
【図９Ａ】検出フラグ結果の第２の例を示す。
【図９Ｂ】検出フラグ結果のこの第２の例について、原多重化信号とフィルタリングされた出力信号とを示す。
【図１０Ａ】検出フラグ結果の第３の例を示す。
【図１０Ｂ】検出フラグ結果のこの第３の例について、フィルタリングされた出力信号と共に原多重化信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、各々ポンプ１１１、１１２から上流側に位置する２つの推進剤タンク１３１及び１３２から補給を受けるノズル１０２を含むロケットエンジン１００を示す。
【００２０】
各推進剤の流量は、ポンプ１１１、１１２とノズル１０２の間に配置されたバルブ１２１、１２２によって制御可能である。
【００２１】
各推進剤の流量は、各ポンプ１１１、１１２の上流側直近で測定される。
【００２２】
記述されている応用例においては、説明を簡略化するため、２つの測定値のみが融合されるが、融合される測定値の数は２個よりもはるかに多くてよい。
【００２３】
２つのセンサーＡ及びＢがポンプ１１１上に配置され、その回転速度を測定する。これらのセンサーは、ポンプ１１１の速度を表わす２つの互いに独立した測定値ＲＴＨＡ及びＲＴＨＢを提供する。
【００２４】
エンジン１００は、それ自体レギュレータユニット４０とモニターユニット５０とで構成されるコントローラ２００を含む。ユニット４０及び５０は、測定フィルターユニット２０により統合された情報を受信する。
【００２５】
フィルターユニット２０は、融合モジュール１０により条件付され多重化された情報ＲＴＨＡ及びＲＴＨＢを受信する。
【００２６】
融合モジュール１０そして次にフィルターユニット２０により実施されるステップによって統合された情報を使用することによって、レギュレータユニット４０は、エンジン１００に補給を行なうバルブ１２１、１２２を開閉するため設定値ＶＲ１及びＶＲ２を送ることにより、エンジンの動作を調節することができる。同様にして、モーターユニット５０は、ポンプ１１１の回転速度超過に関する警報を信頼性ある形で発出することができる。
【００２７】
本発明の原理は、図２のブロック図により例示されている。
【００２８】
本発明のシステムは、全て同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサーＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎ又はモデルのセットを含む。一例として、図面では、４つのセンサーＣ１〜Ｃｎのセットが示されているが、数ｎは、４以外の他の任意の整数であり得る。
【００２９】
ｎ個のセンサーＣ１〜Ｃｎによって送出されたデータが獲得される段階に関しては、Ｎミリセカンドに等しいサンプリング時間ＴＥ１が存在する。
【００３０】
本発明のシステムは、ユニット１１〜１４（図３）の変換機能によって物理量に予め変換された後にセンサーＣ１〜Ｃｎから来るデータを多重化するための多重化機能を内蔵する第１の融合ユニット１０を有し、作動していないセンサーによって提供されたデータ及びエラーを含む先行測定の全てを含む単一の測定値を出力する。
【００３１】
融合ユニット１０からの出力端は、再条件付されたいわゆる「アンセンテッド」カルマンフィルター（ＵＫＦ）を含むフィルターユニット１０の入力端に接続されて、特定のリセットステップにより異常を拒絶して全てのセンサーに由来する最良の測定値を推定できるようにしている。こうして、測定値の最良の推定値を構成する信号３０が、フィルターユニット２０からの出力端において得られる。
【００３２】
ユニット１０及び２０内の処理は、ＴＥ１をセンサーの数ｎで除したものに等しいサンプリング時間ＴＥ２に対応する。
【００３３】
図３は、融合ユニット１０の一実施形態を示す。
【００３４】
この実施例において、融合ユニット１０は、前記センサーＣ１〜Ｃｎの数ｎを計数するための計数器６と、それぞれｎ個のセンサーＣ１〜Ｃｎの各々と結びつけられｎ個の測定信号の情報を記録するように適応されているｎ個の変換機能を実施するユニット１１〜１４のセットと、ｎ個のゼロ次ブロッキングユニット１５〜１８とを有する。さらに、融合ユニット１０内では、マルチプレクサユニット１９が、様々なセンサーＣ１〜Ｃｎ由来の個別の測定信号を次々と選択しかつｎ個の測定信号由来の全情報を含む単一のデータストリームとしてそれらを再条件付ＵＫＦ２０の入力端まで送出するように適応されている。
【００３５】
マルチプレクサユニット１９は、様々なセンサーＣ１〜Ｃｎの獲得サンプリング時間ＴＥ１をセンサーＣ１〜Ｃｎの数ｎで除したものに対応するサンプリング時間ＴＥ２を用いてクロッキングされる。
【００３６】
こうしてマルチプレクサユニット１９は、様々なセンサーＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎに由来する測定値を次々に選択し、全ての測定値を含む単一のデータストリームを得るために役立つ。測定値を次々と選択するためには、１で始まり存在するセンサーの数まで計数する単純な計数器６を使用することができる。この作業は、一回の評価全体を通して反復される。
【００３７】
以下では、再条件付ＵＫＦとして作用する図２のフィルターユニット２０の一実施形態について説明する。
【００３８】
最初に、「アンセンテッド」カルマンフィルター（ＵＫＦ）についての情報は、２００１年にSimon  Haykin  of  John  Wiley  &  Sons社により刊行された「Kalman  Filtering  and  neutral  networks」という題の著作から取上げられたEric  Wan及びRudolph  van  der  Merweによる「The  Unscented  Kalman  filter」という題の第７章中に見出すことができる、という点に留意されたい。
【００３９】
再条件付ＵＫＦにより構成されるフィルターユニット２０は、特定のリセットステップによりノイズ又はバイアスタイプの異常を拒絶することによってセンサーＣ１〜Ｃｎによって測定された物理量を推定するのに役立つ。さらに、センサーの測定値を融合した結果もたらされる自然ノイズは、フィルターユニット２０内に挿入される特定のフィルターを用いて低減させることができる。
【００４０】
フィルターユニット２０内では、ＵＫＦは、測定中の物理系の変動についての考えられる動的範囲を表わすフィルターと共に使用される。このフィルターは、フィルタリングされたセンサー測定信号内の変動のプラウジビティティを表わす変動速度飽和を組込んでいることから、非線形である。それでも、それは、異常値であると思われる値（バイアス、使用不能センサー…）を拒絶するはずである。フィルターユニット２０の入力端における単一のストリームは、特に、バイアスが１つのセンサーのみに存在する場合、スイッチユニット１９のＮ個のステップ毎に１回、バイアスを受けたセンサーからの情報と共に無バイアスの有用な情報も含んでいる。したがって、この状況において、従来のＵＫＦ用のコードは、以下のような、選択的リセットを可能にする追加の条件を含む。
・入力信号が（変動余裕の範囲内まで）許容不能であるとみなされ、ＵＫＦのリセットステップ（モジュール２２２）内で入力信号を交換するためにＵＫＦの拒絶ステップ（モジュール２２１）を使用することによって拒絶される。この状況では、予測は、挿入されたモデルを表わし、それ自体、良好でかつバイアスにより汚されていないとみなされる。
・あるいは、入力信号は良好であるとみなされ、その場合、リセットは通常、入力信号及びＵＫＦ更新ステップを用いることによって実施される。
【００４１】
ＵＫＦコードの最後に付加される追加の条件についてのコードは、以下のようにまとめることができる。
ＩＦ［もしも］（入力−信号＜＝予測−変動）（テスト２２４）、
ＯＲ［又は］（入力−信号＞予測＋変動）（テスト２２４）、
ＴＨＥＮ［である場合には］フィルターの予測との関係においてリセットする（モジュール２２６）、
ＥＬＳＥ［あるいは］入力信号との関係においてリセットする（モジュール２２７）、
ＥＮＤ［終り］
異常を検出し補正するための解決法は、図５の流れ図に示されている。
【００４２】
データマルチプレクサモジュール２１０は、計数器２１２と結びつけられかつステップ２０１内で提供されるセンサーデータを受信するスイッチ２１１を有する。
【００４３】
データプロセッサモジュール２２０は、モデルを定義づけるモジュール２２３と、スイッチ２１１を介してセンサーからデータを受信するモデルを使用する予測用のモジュール２２１と、モジュール２２３及びモジュール２２１からデータを受信するモデルを使用することにより更新するためのモジュール２２２とを有する。
【００４４】
データプロセッサモジュール２２０は同様に、信号変動が記憶されるモジュール２２５及びテスト２２４をも有し、このテストによると、
ｉ）モジュール２２１内で判定されモデルにより更新された予測が、信号から変動を減じたもの以下である場合、又は、
ｉｉ）モジュール２２１内で判定されモデルにより更新された予測が、信号に変動を加えたものよりも大きい場合には、
基準として予測を用いてモジュール２２６内でリセットが実施されるか、又は、
基準として入力信号を用いてモジュール２２７内でリセットが実施される。
【００４５】
モジュール２２６から又はモジュール２２７からの出力端は、それ自体モデルに基づいた予測のためにモジュール２２１に送られ欠点のない測定値を提供するためにユニット２０２に対し出力として適用される推定された値を記憶するためのユニット２２８を構成する。
【００４６】
図６の流れ図に示された第２の解決法は、ＵＫＦの推定能力を使用すること、及び不確実性バンドル（bandle  of  incertainties）と結びつけられた重みづけに基づくアルゴリズムとこの能力とを組合せて、現時点における信号が異常値的であるか非異常値的であるかの情報をフィルターに提供することからなる。
【００４７】
２つの連続する獲得点の間の変動又はノイズレベルの許容度を用いて、異なる許容誤差ゾーンが推定される。
【００４８】
図４は、現時点における信号の値と先行する時点におけるその値の間の差を表わす「エプシロン」値の関数として係数がいかに変動するかを示している。
【００４９】
図４は、ダイヤグラムの以下の３つのゾーンを定義づける３つの異なる状況を示す。
・ゾーン１：点が「正しい」とみなされるゾーン（係数は１に等しい）。
・ゾーン２：「限界」ゾーン（基準１の後、係数は１から０まで減少する）。
・ゾーン３：点が異常値とみなされるゾーン（基準２の後、係数は０に等しい）。
【００５０】
点を考慮に入れる方法は、以下の公式を用いた重みづけを伴って、統計的ウィンドウ内のその位置に基づくものである。
【数１】
2019090812.tif 000003
ここで、「Ｃｏｅｆ」は「係数」である。
【００５１】
この原理は、図６の遷移図によって示される。
【００５２】
原理は以下の通りである。現在の信号（現時点「ｎ」）の値Ｕnは、第１の基準ｃｒｉｔ１に対して先行する時点（ｎ−１）における信号の値Ｕn-1と比較される（ステップ２３１）。
・結果が基準１より小さい場合には、現在の信号は、後続する推定値（時点「ｎ＋１」）のために考慮に入れられる。これは、ゾーンＮｏ．１に対応し、重みづけ係数は１である（ステップ２３３、次にＵＫＦについてステップ２３６）。
・結果が基準１よりも大きい場合には、Ｕn−Ｕn-1が第２の基準ｃｒｉｔ2よりも大きいか否かを判定するために、基準２がテストされる（ステップ２３２）。結果がｃｒｉｔ2よりも大きい場合には、後続する推定値を計算するために考慮に入れられるのは、先行する推定値である。これはゾーンＮｏ．３であり、重みづけ係数は０である（ステップ２３４とそれに続くＵＫＦのためのステップ２３７）。
【００５３】
あるいは、ＵＫＦに対する入力が、現在の信号と先行する推定値の間で重みづけされる（ステップ２３８）。
【００５４】
これはゾーンＮｏ．２内にあり（ステップ２３５）、重みづけ係数は、以下の公式により表わされる直線関係を適用して変動する。
【数２】
2019090812.tif 000004
【００５５】
以下では、基準１及び２がいかにして決定されるかが規定されている。
・基準１は、所望される理論的に許容可能な不確実性を表わし、それは以下の通りに予め定義される。
【数３】
2019090812.tif 000005
ここで、「criterion 1」は「基準１」であり、「 margin」は「余裕」である。
・余裕＝３（安全余裕）（９９．７％の確率を表わす）。
・σ1及びσ2は、連続するセンサー１及び２上の標準偏差である。
・可能性は２つある。すなわち標準偏差が正確に公知である（その場合は公知の値を入力するだけでよい）か、又は公知ではない（この場合、分散［ひいては標準偏差］を推定するＵＫＦの能力を使用することができる）。
【００５６】
基準１は、バイアスと同様に２つの連続するセンサーに適用されるノイズも包含するという点に留意すべきである。
・基準２は、（制御されているシステムの種類、様々なバルブを切換えることのできる速度により主として決定づけられる固有の変動速度によって見込まれかつ許容可能な信号の発散速度を包含し、結果として、システムの動作点について「考えられる」変動を包含する。
【数４】
2019090812.tif 000006
ここで、「criterion 2」は「基準２」であり、「 margin」は「余裕」である。
・σspeed：ＵＫＦにより予め推定された不確実性に付加できるようにするための、均等関係（uniform  relationship）である速度の正規関係（normal  relationship）への変換型。正規関係への速度の変換は、以下の通りに実施される。
【数５】
2019090812.tif 000007
【００５７】
許容ウィンドウを変動させるプロセスは、図７に示されており、この図には、連続する測定点の状況についての３つの異なるゾーンが見られる。
【００５８】
検出フラグが、中にシステムが存在しているゾーンを表わしている。
・フラグは０にある：いかなるバイアスも検出されず、現在の信号に基づいて推定が実施される。
・フラグは１にある：中間バイアスが検出されており、重みづけに基づいて推定が実施される。
・フラグは２にある：過剰のバイアスが検出されており、先行推定値に基づいて推定が実施される。
【００５９】
同様に、速度飽和に対応するアルゴリズムが、この状況においては有用でないということも指摘できる。モデルの非線形性は、ここでエプシロン変数及び基準１及び２に対するテストによって提供される。
【００６０】
図８Ａは、ロケットエンジンに液体水素を補給するターボポンプの回転速度を測定するシステムについての検出フラグＤ１の一例を示す。
【００６１】
図８Ｂは、図１に対応する測定システム例についての、信号Ｓ１及びＵＫＦ出力の形態を示す。
【００６２】
図９Ａは、ロケットエンジンに液体水素を補給するターボポンプの流量を測定するシステムについての検出フラグＤ２の一例を示す。
【００６３】
図９Ｂは、実信号Ｓ２及びＵＫＦ出力の形態を示す。
【００６４】
図１０Ａは、ロケットエンジンの内部温度を測定するシステムについての検出フラグＤ３の一例を示す。
【００６５】
図１０Ｂは、実信号Ｓ３、ＵＫＦ出力、及び公称信号ＳＮの形態を示す。
【００６６】
要約すると、本発明のシステムは詳細には、センサーＣ１〜Ｃｎに由来する測定値を順次取上げることができるようにしかつフィルターユニット２０に入力される信号を１つの情報項目のみを送出するものとみなすことができるようにするマルチプレクサユニット１９を使用することによって異なっているという点を強調することができる。
【００６７】
本発明は同様に、測定値変動モデルとして非線形モデルを使用することを特徴としている。
【００６８】
本発明の方法及びシステムは同様に、異常値を拒絶することができるように、かつセンサーＣ１〜Ｃｎの全てからの測定のより良い推定値を得るように、ＵＫＦのコードの中に包含されている要領で、条件付されたリセットが実施されるという点でも注目に値する。
【００６９】
図２及び３の測定システムの様々なモジュール及び図５及び図６を参照して定義された測定方法の各ステップは、メモリーユニットと共に１つ以上のプロセッサーを有するコンピュータを用いて実施されてよい。
【図１】
2019090812.tif 000008
【図２】
2019090812.tif 000009
【図３】
2019090812.tif 000010
【図４】
2019090812.tif 000011
【図５】
2019090812.tif 000012
【図６】
2019090812.tif 000013
【図７】
2019090812.tif 000014
【図８Ａ】
2019090812.tif 000015
【図８Ｂ】
2019090812.tif 000016
【図９Ａ】
2019090812.tif 000017
【図９Ｂ】
2019090812.tif 000018
【図１０Ａ】
2019090812.tif 000019
【図１０Ｂ】
2019090812.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月28日(2018.12.28)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ物理量を検知するための多重センサーを有する測定システムにおいて、
ｎ個の測定信号を送出するための前記同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の少なくとも１つのセットと、
前記ｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の少なくとも１つのセットから直接送出されたｎ個の測定信号を融合させてｎ個の測定信号で構成された単一の多重化出力信号を送出するための融合ユニット（１０）と、
前記多重化出力信号を受信し、センサー故障を表わす信号を拒絶した後、前記物理量の測定の最良の推定値を構成する信号を出力するように構成されている再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）（２０）と、を含み、
前記融合ユニット（１０）が、前記ｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の数ｎを計数するための計数器（６）と、電気量を物理量に変換することを目的とし、それぞれｎ個のセンサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）の各々と結びつけられ前記ｎ個の測定信号由来の情報を記憶するように適応されているｎ個の変換機能モジュール（１１〜１４）のセットと、ｎ個のゼロ次ブロッキングユニット（１５〜１８）と、様々なセンサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）由来の個別の測定信号を次々と選択しかつｎ個の測定信号由来の全情報を含む単一のデータストリームを再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の入力端まで送出するように適応されたマルチプレクサユニット（１９）と、を含み、
前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が測定信号情報が許容可能とみなすことができるか否かを判定でき、かつ前記測定信号情報が許容可能とみなすことができない場合には、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が予測値を少なくとも部分的に考慮に入れて前記測定信号情報をリセットし、かつ前記測定信号情報が許容可能とみなすことができる場合には、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が前記測定信号情報に関して登録して前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の更新を可能にするように、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）は修正されることを特徴とする測定システム。
【請求項２】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が、前記マルチプレクサユニット（１９）を内蔵する融合ユニット（１０）の速度以上の速度で処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が、マルチプレクサユニット（１９）からの入力内の変動の動態を表わす非線形フィルターユニットを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）には、マルチプレクサユニット（１９）の各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定するように適応され、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の更新を可能にすることを目的とするテストユニットが含まれていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
ｎ個の測定信号を送出する同じ物理量を表わすｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）のセットを用いて、前記同じ物理量を測定する方法において、
前記方法は、
前記ｎ個の測定信号を前記ｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）のセットから融合ユニット（１０）へ直接送出するステップと、
前記ｎ個の測定信号を多重化して、前記ｎ個の測定信号を融合する単一の多重化出力信号を送出するステップと、
再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）により前記多重化出力信号をフィルタリングして、センサー故障を表わす信号を拒絶した後に前記物理量の測定の最良の推定値を含む信号を出力するステップと、を含み、
前記ｎ個の測定信号を多重化して、ｎ個の測定信号を融合する単一の多重化出力信号を送出するステップが、前記ｎ個の冗長センサー（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）又はモデルのセット由来の個別の測定信号を次々と選択しかつｎ個の測定信号由来の全情報を含む単一のデータストリームを前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（ＵＫＦ）の入力端まで送出するステップを含み、
前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が測定信号情報が許容可能とみなすことができるか否かを判定でき、かつ前記測定信号情報が許容可能とみなすことができない場合には、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が予測値を少なくとも部分的に考慮に入れて前記測定信号情報をリセットし、かつ前記測定信号情報が許容可能とみなすことができる場合には、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）が前記測定信号情報に関して登録して前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）の更新を可能にするように、前記再条件付アンセンテッドカルマンフィルター（２０）は修正されることを特徴とする方法。
【請求項６】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップが、多重化ステップの処理速度以上の処理速度で実施されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップが、多重化ステップの出力端での切換え作業の出力の変動の動態を表わす非線形フィルタリングを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップには、切換え作業の各ステップにおいて、測定信号情報がフィルターユニットの予測値から許容変動振幅を減じたもの以下の値か又は前記予測値に許容変動振幅を加えたものよりも大きい値に対応しているか否かを判定し、かつ対応している場合には測定信号情報を予測値に関連してリセットし、対応していない場合には前記測定信号情報に関連してリセットして再条件付アンセンテッドカルマンフィルターのフィルタリングステップの更新を可能にすることを目的とするテストが含まれていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【外国語明細書】
2019090812000001.pdf