清华大学李骏获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学申请的专利一种空地协同的无人机起降系统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:CN115959317B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23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:202310006312.2,技术领域涉及:B64U70/93;该发明授权一种空地协同的无人机起降系统是由李骏;张新钰;孟庆京;张天赋;蒙思源;黄康尧设计研发完成,并于2023-01-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种空地协同的无人机起降系统在说明书摘要公布了:本申请提供了一种空地协同的无人机起降系统,涉及车载无人机平台技术领域,所述系统包括:车载无人机机场、调平模块和协同降落模块;所述车载无人机机场能够进行位移调整和姿态调整,用于实现无人机的起降;所述调平模块,用于对车载无人机机场进行调平控制,使车载无人机机场保持水平;所述协同降落模块,用于获取车载无人机机场的位置和速度以及无人机的位置和速度,由此控制车载无人机机场的运动同时引导无人机的降落飞行,实现车载无人机机场和无人机的协同降落。本申请的系统可以提高无人机在车载无人机机场上的降落速度。
本发明授权一种空地协同的无人机起降系统在权利要求书中公布了:1.一种空地协同的无人机起降系统,其特征在于,包括:车载无人机机场、调平模块和协同降落模块; 所述车载无人机机场能够进行位移调整和姿态调整,用于实现无人机的起降; 所述调平模块,用于对车载无人机机场进行调平控制,使车载无人机机场保持水平; 所述协同降落模块,用于获取车载无人机机场的位置和速度以及无人机的位置和速度,由此控制车载无人机机场的运动同时引导无人机的降落飞行,实现车载无人机机场和无人机的协同降落; 所述车载无人机机场包括:固定在车辆上的底板、停机坪以及六个可调节的支撑杆;在停机坪的下表面设置六个第一安装座P1,P2,P3,P4,P5,P6;在底板的上表面设置六个第二安装座B1,B2,B3,B4,B5,B6;所述支撑杆包括第一万向节、电推杆以及第二万向节,六个第一万向节分别固定在第一安装座P1,P2,P3,P4,P5,P6上,六个第二万向节分别固定在第二安装座B1,B2,B3,B4,B5,B6上; 所述调平模块具体用于: 获取车载无人机机场的停机坪处于水平时的六个电推杆的伸出长度; 获取当前时刻的六个电推杆的伸出长度和推力; 计算当前时刻的各电推杆的伸出长度和推力与车载无人机机场处于水平时的各电推杆的伸出长度和推力的差,得到12个偏差量; 利用LQR控制器对12个偏差量进行处理,得到下一时刻的六个电推杆的伸出长度的增量值和推力的增量值; 利用六个电推杆的伸出长度的增量值和推力的增量值,对电推杆的伸出长度进行调整; 所述LQR控制器的参数求解过程包括: 建立车载无人机机场的动力学方程: 其中,m为车载无人机机场的负载质量,M为车载无人机机场质量,J1,J2,J3分别为机场的转动惯量矩阵中的三个转动惯量;ωx,ωy,ωz为车载无人机机场绕绝对坐标系三轴旋转的角速度;εx,εy,εz为车载无人机机场绕绝对坐标系的三轴旋转的角加速度;F1t,F2t,F3t,F4t,F5t和F6t为t时刻的六个电推杆的推力;为车载无人机机场在绝对坐标系的三个方向的加速度;g为引力常数;de1i为第i个电推杆在绝对坐标系下的X方向的余弦;h1i为第i个电推杆在运动坐标系下的X方向的余弦;de2i为第i个电推杆在绝对坐标系下的Y方向的余弦;h2i为第i个电推杆在运动坐标系下的Y方向的余弦;de3i为第i个电推杆在绝对坐标系下的Z方向的余弦;h3i为第i个电推杆在运动坐标系下的Z方向的余弦; 根据上述车载无人机机场的动力学方程,选取作为机场状态空间方程的状态量,在进行线性化后可以得到车载无人机机场的状态空间方程为: 其中,x,y,z为车载无人机机场在绝对坐标系的三维坐标,为车载无人机机场在绝对坐标系的三个方向的速度,α,β和γ为车载无人机机场的滚转角,俯仰角和偏航角;A为系统矩阵,B为控制矩阵,C为输出矩阵,D为直接传递矩阵;ut为12个偏差量;zt为输出量; 根据成本代价泛函J: 选择合适的矩阵Q与矩阵R,并通过计算最优解解算出构成全状态反馈的LQR控制器的参数。
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