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龙图腾网恭喜北京航空航天大学杭州创新研究院申请的专利一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化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：CN119088064B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08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：202411579882.1，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化方法是由郭晓宇;宋晓伟;董震;范大东;魏嫣然;王陈亮设计研发完成，并于2024-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化方法，针对高动态飞行环境下氢能无人机的自主飞行问题，首先，使用基于B样条曲线的轨迹规划方法为无人机自主飞行规划出一条高能效的飞行轨迹；其次，基于规划轨迹信息，利用全局优化方法为后续能量管理提供一条全局SOC参考轨迹；最后，在氢锂混合动力系统的实时优化与控制中，使用拓展卡尔曼滤波辨识并更新燃料电池模型参数，又通过自适应等效氢耗最小策略为在线能量管理提供实时优化解，其中全局SOC参考轨迹被引入到等效氢耗因子中提供全局引导。本发明实现了氢能无人机中轨迹规划与能量管理的高能效一体化优化，提高了能量效率，适用于无人机执行复杂环境下的长续航自主飞行任务。

本发明授权一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于氢能无人机的高能效规划与管理一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，使用基于B样条曲线的轨迹规划方法，建立飞行通道保障安全约束并建立考虑轨迹能效的代价函数实现节能轨迹规划，为无人机自主飞行提供参考飞行轨迹；第二步，在第一步规划轨迹信息的基础上，获取飞行过程的功率曲线，建立氢锂混合动力系统模型，并使用全局优化方法获取自主飞行中能量分配的全局优化解，选取其中全局SOC优化参考轨迹作为后续在线能量管理中的参考量；第三步，当氢能无人机执行在线能量管理时，使用拓展卡尔曼滤波方法EKF辨识燃料电池参数并更新模型，再使用基于SOC优化参考轨迹的自适应等效氢耗最小策略完成实时的混合动力系统功率分配任务；所述第一步中，使用基于B样条曲线的轨迹规划方法，建立飞行通道保障安全约束并建立考虑轨迹能效的代价函数实现节能轨迹规划，为无人机自主飞行提供参考飞行轨迹，具体实现步骤如下：建立基于B样条曲线的轨迹表达式： ，其中，为时间参数化的轨迹表示，时间，其中为起始时间，为终端时间，位置控制点向量被选为轨迹规划器中的待优化变量，其中控制点为一个空间位置点，B样条曲线的基函数为待设计的时间多项式，可通过以下deBoor-Cox递推公式获得： ，对于第个基函数，为样条曲线的阶次，欲确定第个次B样条曲线基函数，需用到共p+2个节点，而B样条曲线中n个基函数对应一组节点向量，其中，在此使用准均匀节点划分法划分得到节点向量，其中，其余节点则均匀划分；已知起点坐标与终点坐标，建立起点与终点的等式约束： ， ，利用B样条曲线的凸包特性，建立基于飞行走廊的安全约束： ，其中控制点被约束在第个凸多面体中，，，为第个凸多面体超平面系数，和分别代表该凸多面体中超平面数量与控制点数量，则为飞行走廊中的凸多面体数量；同理，可建立速度约束与加速度约束： ，其中为速度控制点，为速度控制点，方向的坐标，速度约束的下界与上界，为加速度控制点，为该控制点沿方向的坐标，为与加速度约束的下界与上界；为实现高能效轨迹规划，同时为了保证轨迹平滑性，建立一个考虑轨迹能效的代价函数： ，其中为最小加速度函数，可视为精确轨迹能量的替代项，而为轨迹平滑项，此次引入了调节因子平衡能量与平滑性要求，可通过调节最大程度降低轨迹能耗同时保证轨迹平滑性；基于B样条曲线的导数性质，上述代价函数及相关约束条件可转化为如下二次规划问题： ，其中为上述的位置控制点向量，与分别为能量函数与平滑函数对应的Hessian矩阵，可由基函数向量求得，为等式约束的系数矩阵与向量，为不等式约束的系数矩阵与向量；所述第三步中，当氢能无人机执行在线能量管理时，使用拓展卡尔曼滤波方法EKF辨识燃料电池参数并更新模型，再使用基于SOC优化参考轨迹的自适应等效氢耗最小策略完成实时的混合动力系统功率分配任务，具体实现步骤如下：上述建立的燃料电池模型中，半经验参数为待辨识的参数，这些参数易受环境影响，包括温度、海拔，因此在高动态变化的飞行环境中，选用拓展卡尔曼滤波方法估计出该参数，并实时更新燃料电池模型；获得实时燃料电池模型后，设计自适应等效氢耗最小策略，执行在线能量管理，等效氢耗为，其中锂电池等效氢耗为，为等效因子；基于拓展卡尔曼滤波辨识得到的燃料电池参数，自适应等效氢耗最小策略优化问题可构建为： ，其中，参数为： ，在自适应等效氢耗最小策略中，SOC参考轨迹被引入更新等效因子： ，其中为第次迭代的等效因子，为SOC参考轨迹在时刻的采样值，为当前的SOC值，为一个正比例系数。

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