山东理工大学李荣山获国家专利权
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龙图腾网获悉山东理工大学申请的专利基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120370956B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510837133.2,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法是由李荣山;曾庆城;高圳锴;聂云聪设计研发完成,并于2025-06-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明属于路径规划技术领域,具体涉及基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法,步骤包括采集连续时序的三维点云数据流,经噪声滤除后,移除地面点,随后将扫描范围内的空间分割为不等边长的体素,组成地图集合;建立关于每个体素通行性的多维评估函数,筛选可通行区域,组成三维通行体素图;设置代价函数,进行空间路径搜索,并提取路径关键点,对搜索获取的路径进行优化与曲线拟合,形成轨迹曲线;选择控制输入,下发至智能体的执行单元,对轨迹曲线进行动态跟踪控制;当出现异常状态时,采用增量式优化策略进行路径重构,生成新的路径,直至智能体抵达目标点。本发明实现了在复杂动态环境中高效、安全、稳定地完成自主导航任务。
本发明授权基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法在权利要求书中公布了:1.基于高密度雷达点云的三维动态路径规划方法,其特征在于包括以下步骤: S1、通过多线激光雷达或等效传感器采集连续时序的三维点云数据流,经噪声滤除后,对点云进行地面平面检测与分割,并移除地面点,随后将扫描范围内的空间分割为不等边长的体素,体素边长依据点云密度自调整,所有体素组成地图集合; S2、建立关于每个体素通行性的多维评估函数,筛选可通行区域,所有属于可通行区域的体素组成三维通行体素图; S3、根据智能体的起点和目标点,设置代价函数,在三维通行体素图中进行空间路径搜索,并提取路径关键点,对搜索获取的路径进行优化与曲线拟合,形成轨迹曲线; S4、选择控制输入,下发至智能体的执行单元,对轨迹曲线进行动态跟踪控制; S5、当出现动态障碍造成路径关键点失效或导航停滞的异常状态时,采用增量式优化策略进行路径重构,生成新的路径,直至智能体抵达目标点; S2中,对于第j个体素,其多维评估函数表示为: ; 式中,表示点云密度反比指标,反映内是否包含障碍,;表示内点法向量分布的熵值,是内点法向量分布的熵的归一化形式,判定的表面规则性,其中W表示方向类别的数量,度量点法向量在不同方向上的分布的无序程度,,表示第w个方向类别的概率;评估是否被其他结构遮挡,基于射线投射的统计方法评估;表示基于历史导航数据,被安全通过的频率;、、、分别为、、、的权重; ,设定不可通行阈值,筛选满足的体素作为当前可通行区域,组成三维通行体素图; S3中,搜索获取路径的过程为,根据起点和目标点,在中进行空间路径搜索,构建有序离散路径点,表示中的第i个点,即空间路径搜索时第i个选择的点,点的数量为N,在空间路径搜索时,每一步选择的下一个点使得设置的代价函数最小化: ; 式中,表示空间路径搜索时第i-1个选择的点;表示和之间的欧式距离;表示关于的多维评估函数的梯度;为当前方向与选择第i-1个点时的方向的夹角,当前方向即选择第i个点时的方向;、、分别为、、的权重; S5中,路径重构采用增量式优化策略,优先保留现有路径中未受影响的当前路径关键点序列,表示第m个路径关键点,M为路径关键点的数量,并以当前位姿为新起点,对障碍区段后的目标关键点或者目标点,基于S3中的方法进行局部路径重构。
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