中国人民解放军国防科技大学罗泽霖获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军国防科技大学申请的专利开阔平坦区域的快速路径规划方法和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:CN118034301B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25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:202410243532.1,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权开阔平坦区域的快速路径规划方法和系统是由罗泽霖;吴韬;徐圣翔;汪业桢;常超;沈哲贤;刘春生;马春来设计研发完成,并于2024-03-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本开阔平坦区域的快速路径规划方法和系统在说明书摘要公布了:本发明通过栅格法对搜索区域进行划分,确定区域单元格,根据区域单元格对实时热力图进行归一化处理,得到搜索区域内每个单元格出现目标的概率;将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置,根据无人机的飞行速度和搜索设备的成像周期,计算无人机在成像周期的时间内的飞行距离;下一时刻无人机的位置分布在以整点位置为圆心,半径为飞行距离的参考圆上,对比参考圆和单元格的边长确定无人机可选择的运动方向;根据无人机可选择的运动方向、搜索区域内每个单元格出现目标的概率和无人机发现该目标的概率,通过无人机路径规划算法计算出无人机路径。本发明根据实时的热力图进行实时路径规划,使无人机具备实时应对突发状况的能力。
本发明授权开阔平坦区域的快速路径规划方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种开阔平坦区域的快速路径规划方法,其特征在于,包括:S1、通过栅格法对搜索区域进行划分,确定区域单元格,获取搜索区域内的实时热力图,根据区域单元格对实时热力图进行归一化处理,得到搜索区域内每个单元格出现目标的概率;S2、将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置,根据无人机的飞行速度和搜索设备的成像周期,计算无人机在成像周期的时间内的飞行距离;下一时刻无人机的位置分布在以整点位置为圆心,半径为飞行距离的参考圆上,对比参考圆和单元格的边长确定无人机可选择的运动方向;其中,整点位置即单元格的各个顶点位置;S3、根据无人机可选择的运动方向、搜索区域内每个单元格出现目标的概率和无人机发现该目标的概率,通过无人机路径规划算法计算出无人机路径;具体包括:S301、根据无人机可选择的运动方向、搜索区域内每个单元格出现目标的概率和一次成像周期内发现目标的概率确定下一时刻无人机在每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率;S302、对于每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率,根据改进的贪心策略确定飞机下一时刻的飞行方向,其中,改进的贪心策略包括:以预设的概率接受次优解;包括:S302a、计算N个可选择的运动方向对应的概率Pn并按照从0°开始的逆时针旋转方向顺序排列,其对应的方向角为nΔθ;其中,n=1,2,…,N,Δθ=360°N;S302b、将N个概率进行比较,确定其中的最大值Pmax=max{Pn}和中位数Pm;S302c、按照排列顺序依次遍历N个概率并将其与最大值做比较;S302d、在每一次比较中,若概率等于最大值,即Pn=Pmax,则直接接受该方向为无人机的飞行方向;若概率介于中位数和最大值之间,即PmPnPmax,则以预设的概率接受该方向为飞行方向;其中,S301包括:假设该时刻为ti,无人机位置为xi,yj,N个可选择的运动方向分别对应T时间后下一时刻ti+1时无人机的N个不同的位置;将N个方向按顺序编号,若选择第n个方向,则ti+1时无人机的位置xi+1,yj+1可由几何关系得出: 其中,n=1,2,…,N,Δθ=360°N,T为搜索设备的成像周期,s0为无人机在成像周期的时间内的飞行距离;将ti+1时无人机的位置映射到的整点位置: 根据整点位置,可确定无人机的位置xi+1,yj+1出现目标的概率;一次成像周期内发现目标的概率是根据搜索设备与目标的距离、搜索设备的最大探测距离、和搜索设备的探测能力有关,其表达式如下: 其中,d为探测设备与目标的距离,Rk是搜索设备的最大探测距离,αk是搜索设备的检测指数,代表搜索设备的探测能力;下一时刻无人机在每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率为:Pij=px′i+1,y′j+1qkd根据N个方向的无人机的位置确定各个整点位置,根据整点位置可算出每一种选择下对应的探测区域内发现目标的概率;所述S301还包括:对于某一确定的位置,当无人机的探测区域第二次或以上覆盖该位置时,通过以下方式对该位置发现目标的概率进行修正:设第m次无人机发现目标的概率为qm=pmxi,yjqkdm,则此次成像后该位置的存在概率应该修正pm+1xi,yj=pmxi,yj1-qm,以保证第m+1次发现目标的概率为qm+1=pm+1xi,yjqkdm+1。
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