江苏科技大学;江苏韩通赢吉重工有限公司赵东获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏科技大学;江苏韩通赢吉重工有限公司申请的专利一种无人船远程控制方法及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:CN118605507B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01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:202410578140.0,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种无人船远程控制方法及系统是由赵东;田鑫;何世全;王蕊;葛程鹏;孟勋;徐蒋桐;何建军;李萼祥设计研发完成,并于2024-05-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种无人船远程控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开一种无人船远程控制方法及系统,通过筛选跳点进行扩展直到生成最终路径,使用跳点代替A*算法中的不必要节点,在传统VFH算法基础上,能够避免与障碍物发生碰撞的同时跳出局部死循环,为无人船制定一条全局最优路径,在路径跟踪阶段,制定用于避障的局部路径,基于改进LOS视线法制导,在PID控制原理的基础上,使其带有积分和微分项的制导律,加入预转向控制和速度控制优化,无人船远程控制系统包括:岸基地面站指挥系统、5G网络通信模块、控制决策模块、智能导航模块、传感器模块、电子海图、路径规划模块、运动控制模块、能源动力模块,极大的提高无人船的通信控制距离,控制无人船完成路径跟踪功能,有效提高无人船的智能化程度。
本发明授权一种无人船远程控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种无人船远程控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、无人船自检合格后启动;S2、获取当前时刻无人船的时空数据T,并通过5G网络通信模块发送到岸基地面站指挥系统;S3、在岸基地面站指挥系统上为无人船设置目标节点g、返航点H,并通过控制决策模块设置控制决策模式后通过5G网络通信模块发送给无人船;S4、无人船在接收到岸基地面站指挥系统的数据后,智能导航模块获取无人船下一时刻的时空数据T+1,并利用离线的电子海图数据,在传感器模块获取的数据进行融合的基础上进行水域环境模型构建和更新;S5、在无人船下一时刻的时空数据T+1中的船舶位置和目标节点g之间进行路径规划,为无人船制定出最佳航行路线,具体为:采用改进的A*算法进行全局路径规划,具体为:结合跳点搜索算法对A*算法进行优化,A*算法在寻路过程中,使用跳点代替A*算法中大量的不必要节点,通过筛选跳点进行扩展,直到生成最终路径;采用改进的VFH算法进行局部路径规划,具体为:进行自适应扇区阈值优化,通过设置合适的阈值来筛选无人船的可通行扇区,通过传感器模块探测的障碍物信息,将障碍物划分成不同的优先级,计算得到自适应的阈值,进而实现对不同障碍物设置不同的阈值;进行改进代价函数的死循环优化,通过对所有候选方向的死循环预测,对不同的候选方向使用不同的代价函数选出最优的避障方向;S6、运动控制模块在获取到智能导航模块计算得到的最佳航行路线后,在改进LOS视线法制导的基础上,采用PID控制方法实现对无人船的运动控制,通过优化航向控制和速度控制,跟踪无人船的路径,实现对无人船自主航行的控制;S7、根据激光雷达的实时扫描信息计算船舶安全距离,如果他船和本船保持安全距离或水域情况可通行时,本船按照原航行路径继续行驶;当他船与本船之间的船距小于安全距离或水域情况不可通行时,智能导航模块制定避障路线并交由运动控制模块立即进行执行;如避障路线无法及时制定,将触发应急避障功能,立即制动或反向运动进行紧急避让;岸基地面站指挥系统可在紧急情况下接管无人船控制权限,由人工操作控制无人船完成避让动作;S8、5G网络通信模块用于使得无人船与岸基地面站指挥系统保持远距离连接,并按照一定频率将无人船的时空数据T发送给岸基地面站指挥系统,岸基地面站指挥系统实时监控无人船的航行状态;S5中采用改进的VFH算法进行局部路径规划中进行自适应扇区阈值优化具体为:Mi=λ1·Mmax+λ2·Mmin式中,λ1·Mmax为目标优先项,λ2·Mmin为安全优先项,且MminMmax,Mi为第i个扇区的自适应阈值,Mmax和Mmin的取值范围为:MLM≥MD,ML表示危险距离雷达最大扫描距离时的阈值,MD表示能够避开障碍物的安全距离阈值,M为可筛选的安全距离;S5中采用改进的VFH算法进行局部路径规划中进行改进代价函数的死循环优化具体为:对没有陷入死循环危险的候选方向,设置如下代价函数:G=μ1△ci,kt+μ2△ci,kn+μ3△ci,gc对有陷入死循环危险的候选方向,设置如下代价函数:G'=μ1△ci,kn+μ2△ci,gc式中,μ1,μ2,μ3表示常数,ci表示候选方向,kt表示无人船当前航向,kn表示无人船上一次航向,gc表示无人船上上次航向。
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