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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利基于空间变形的无人机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：CN114967748B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27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：202210669686.8，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权基于空间变形的无人机路径规划方法是由肖志慧;刘久富设计研发完成，并于2022-06-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于空间变形的无人机路径规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种城区环境下基于空间变形的无人机路径规划算法，包括以下步骤：建立包含城区风险代价的地图模型，扩大障碍物的安全裕度；先运用灰狼算法进行全局的路径规划。获得全局路径的起点终点、全局路径拐点、障碍物顶点、地图边界点等信息；运用改进薄板样条插值的方法进行空间变形，进行二次路径修改，连接起点终点间最短直线，并视其为在独立于工作环境的一块可变形金属薄板上。运用之前获取的各点信息计算出空间变形的系数，再应用在这块金属薄板，薄板变形导致路径变形。本发明规划出的路径具有良好的平滑性和安全性，和传统灰狼算法相比，规划出的路径更符合无人机的实际飞行，更符合工程伦理的要求。

本发明授权基于空间变形的无人机路径规划方法在权利要求书中公布了：1.基于空间变形的无人机路径规划方法，其特征于，具体包括如下步骤：步骤1：建立地图模型，扩大障碍物的安全裕度，在地图模型中添加风险代价信息；步骤1具体步骤如下：步骤1.1，建立环境地图模型，将环境地图栅格化，扩大障碍物安全裕度的公式可表示为： 其中，p表示障碍物实际长，q表示障碍物实际宽，d表示单位栅格边长代表的实际距离，ga,b表示此区域是否可穿越，取1为不可穿越，取0为可穿越；x和y表示栅格地图中坐标；步骤1.2，在实际飞行时，需要考虑无人机带来的风险，因此建立风险评估矩阵Rn×m，给栅格地图中的每个栅格赋予风险因素值Rij的信息： 其中，n为行数，m为列数，Rij表示矩阵中第i行第j列栅格所对应的区域量化以后的风险因素值，对风险估计，其中，1≤i≤n,1≤j≤m；风险因素值R计算公式如下：R＝fMP其中，f为无人机的安全指标，表示其坠机概率，M为坠机后受影响的人数，取决于人口密度ρ和地面撞击面积S，P为受影响人群的伤亡： 其中，E为无人机产生碰撞时的动能，d为环境遮蔽系数，p为伤亡程度，e为d＝0.5时死亡率至50％所需撞击能量，β为无遮蔽时死亡率至100％所需撞击能量； 其中，vmax为运行最大速度，vt为无人机坠落实时速度，v为无人机实时速度，ρ空为当地实际空气密度，m0为无人机的质量，S为地面撞击面积，Rt是无人机人的阻力系数；因此，无人机飞行产生的风险代价如下所示：C＝R总×104R标其中，R标表示无人机运行满足合适的安全标准，R总表示无人机实际运行累计的风险代价值总和；步骤1.1中还包括将不与障碍物紧邻的安全区域栅格剔除，得到最终留有安全距离的障碍物栅格；步骤2：运用灰狼算法规划全局路径L；步骤2具体步骤如下：步骤2.1，初始化狼群种群大小和各个灰狼的位置，设置最大迭代次数；步骤2.2，更新各个灰狼的当前位置，并计算全部灰狼的适应度；步骤2.3，选取新的α、β和δ狼；步骤2.4，更新迭代次数，超过则结束；步骤2.5，输出的最优解为α狼的位置，代表算法最终得出的全局路径；步骤3，对全局路径L运用改进的薄板样条插值方法进行空间变形，得到最优路径L’；步骤3具体步骤如下：步骤3.1，将全局路径L的起点和终点之间的直线d，看作可以任意变形的薄板；步骤3.2，计算全局路径L中的拐点，视为最优路径L’必须经过的任务点，即为变形后的目标点xt,yt；步骤3.2，根据目标点xt,yt在全局路径L中的分段比例，在起点终点之间连线d上确定控制点xc,yc，控制点与目标点一一对应；步骤3.3，运用以TPS算法为基础的空间变形算法，将薄板所在的空间进行变形；根据TPS算法，形变过程中施加的弯曲能最小时，相对应任意点的形变函数为： 其中，zi表示二维控制点xc,yc，n为控制点的个数；z为需变形的任意点；U为||z-zi||的径向基函数，代表任意点变形时其他控制点对其产生的影响；变形系数M表达式如下：M＝E-1Y 其中，Y是由目标点坐标xt,yt和0填充构成的矩阵；E包括两部分，一部分是控制点坐标xt,yt和1填充构成的矩阵P，另一部分是由控制点间欧氏距离构成的径向基K；对薄板样条插值算法进行优化改进，在进行实际的路径变形修改时，将Y矩阵和P矩阵进行升维，加入障碍物顶点的约束；此外，还考虑了工作环境边界的约束，经过改进后的空间变形算法，Y矩阵与E矩阵具体组分如下： 其中，xo,yo为障碍物各顶点坐标，如障碍物在地图栅格中有四个顶点，则分别表示为xo1,yo1，xo2,yo2，xo3,yo3和xo4,yo4，xp,yp为构成地图模型的边界点，地图模型的边界点有四个分别表示为：xp1,yp1，xp2,yp2，xp3,yp3，xp4,yp4由此可得经过空间变形后的最优路径L'：

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