无人直升机机载飞行传感器通常有体积、重量等方面的限制,并且经常工作在振动、强干扰等恶劣环境下,所以飞行传感器是无人直升机控制系统中可靠性要求比较高的环节之一。本论文旨在设计一套无人直升机飞行传感器仿真系统,模拟真实飞行传感器并给出了一种传感器的故障诊断和容错设计方法。主要研究工作如下:针对某型无人直升机机载飞行传感器进行逐一分析和研究,分别建立垂直陀螺、压电式角速率陀螺、挠性加速度计、磁航向计、大气数据计算系统和GPS的数学模型;研究并建立了各个传感器的误差模型;分析了各个传感器可能出现的故障并给出了相应的故障模式。利用垂直陀螺、压电陀螺、加速度计、大气数据计算系统、GPS、磁航向计的误差状态和测量信息,给出了一种基于双状态χ2的故障诊断和联邦滤波容错算法,通过分别设计联邦滤波子系统,解决输出频率不同的传感器测量信息融合问题。基于某无人直升机模型,按设定航迹飞行,利用建立的无人直升机飞行仿真模型给出了其位置、速度和姿态等传感器测量输出信息,并利用所提的故障诊断与联邦滤波容错算法开展了传感器故障诊断与信息融合仿真试验。为了验证无人直升机传感器仿真系统的实用性,采用高性能DSP设计了一套传感器仿真器,设计了各传感器的输入输出接口,通过上位机将各传感器的误差和故障注入到仿真器中,并设计了故障诊断和容错设计算法程序,完成了无人直升机飞行传感器仿真系统的半实物仿真试验。仿真结果表明该传感器仿真器能够模拟真实传感器的测量信号和诊断出传感器发生的故障并进行容错处理,在飞行控制系统半实物仿真试验阶段具有重要价值和意义。