买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种机器人时空最优覆盖轨迹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：CN116088571B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08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：202310024210.3，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权一种机器人时空最优覆盖轨迹规划方法是由黄攀峰;王志祥;张夷斋;张帆;闫雨晨;杨奇磊设计研发完成，并于2023-01-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种机器人时空最优覆盖轨迹规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种机器人时空最优覆盖轨迹规划方法，利用猎物在觅食过程中尽量远离捕食者和尽量在地图上进行覆盖搜索以获取更多食物的生物启发式规则来寻求较优的可行覆盖路径，利用“进度变量”和“飞行带”约束构建非线性规划问题来实现受限空间和动力学约束下覆盖轨迹的时间‑空间最优化，最终得到一条可以直接被无人机执行的覆盖轨迹，用于给定基础设施的病害检测任务，并在仿真环境中验证了所提方法的有效性。

本发明授权一种机器人时空最优覆盖轨迹规划方法在权利要求书中公布了：1.一种机器人时空最优覆盖轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：初始化导引点； 将待测的数据分为两类导引点，即范围点和隧道点； 所述范围点是有序的坐标序列，其所构成的多边形区域指明了待检测设施的一段连续表面，此多边形区域是非重叠非凸的； 所述隧道点是成对出现的坐标元组，并将不同多边形区域连通，用来指引轨迹从一个多边形区域到另一个相邻的多边形区域； 步骤2：多边形栅格化； 用一个更大的矩形区域将范围点构成的多边形区域包住，根据检测传感器的测量范围对矩形区域进行栅格化；再用栅格扫描算法完成对多边形区域的栅格化，确定多边形区域内实际包括的所有栅格点； 步骤3：全覆盖路径搜索；采用基于捕食者猎物的生物启发式方法在网格图上进行全覆盖路径的搜索，并将搜索后的路径进行合并简化，得到稀疏的路径点，具体如下； 定义捕食者的位置为pΨ且固定不变，猎物在时间k时的位置为pk，此时猎物的第j个邻居网格点位置为pj，定义二者间的距离为Dpj＝||pj-Ψ||，捕食者和pk的邻居网格点之间的最大距离为Dmaxpk，最小距离为Dminpk；捕食者-猎物法则的回报函数为： 为了减少无人机转向进而增加飞行的稳定性，覆盖路径中应该减少转弯，即直线路径优于转弯路径，通过下面的直线回报公式进行描述： 边界回报函数设置为： 其中，是最多邻居点数，nNpj是当前猎物的第j个邻居点的所有邻居点数； 猎物选择一个具有最大综合回报的邻居点作为下一个覆盖的位置，综合回报通过下式求得： Rpj＝Rdpj+ωsRspj+ωbRbpj,4 其中，ωs和ωb分别是是直线回报和边界回报的权重超参数； 在搜索过程中，使用指数扩展搜索半径来帮助捕食者跳出死胡同，恢复覆盖搜索过程；在得到覆盖路径之后，路径上所有在同一条直线的路径点合并为线段的两个端点；将多个不同多边形区域的覆盖路径点通过隧道点连起来，最终形成一条完整的覆盖路径； 步骤4：时空最优化轨迹生成； 假定所有N+1个生成的轨迹点有相同的时间间隔dt＝tNN，其中tN是生成的轨迹的总时间，N是用来离散化的小路径段数；定义总的状态变量为x＝[tN,x0,…,xN]，其中xk＝[xd,k,uk,λk,μk,νk]，k∈[0,N，当k＝N时，xk＝[xd,N,λN]；无人机的动力学状态为xd,k＝[pk,vk,qk,ωk]，其中pk是三维位置向量，vk是线速度，qk是姿态四元数，ωk是角速度； 使用进度约束使最终的生成轨迹经过所有的覆盖路径点；进度约束被定义如下： 其中，λk和μk是一个与路径点数目相同维度的向量，分别指明k时刻的轨迹已经经过的路径点和正要经过的路径点；理想情况下，当前面的j个路径点已经与0-k时刻的轨迹小于容差时，λk的前j个位置都被置1，其余为零；当轨迹在k时刻正要经过第j个路径点时，μk的第j位被置为1，其余都为零；如果没有路径点正在经过时，则全为零； 构建飞行带约束： 其中，k∈[0,N，j∈[0,M，指定了k时刻的轨迹点所在的相邻两个路径点；理想情况下，如果则当前轨迹点位于第j和j+1个路径点所构成的飞行带之间；∈给定了飞行带的宽度； 将以上约束式5和6连同四旋翼无人机的动力学约束作为约束，设置优化目标为mintN，构成了一个非线性规划问题，利用标准求解器Ipopt来进行求解，就得到时间轨迹； 步骤5：轨迹保存和执行；保存上一步所得轨迹，并在检测时将轨迹进行加载，并使用非线性模型预测轨迹跟踪方法及进行轨迹跟踪，完成覆盖检测任务； 轨迹被以轨迹点的形式存储，每一个轨迹点包含tk,pk,vk,γk,ak，其中，tk是第k个路径点的时间戳，pk是无人机的三维位置参考，vk和ak是速度和加速度参考，γk是偏航角参考；在执行检测任务时，这些路径点被从文件中加载，并用一个非线性模型预测轨迹跟踪器来实现轨迹跟踪。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学，其通讯地址为：710072 陕西省西安市友谊西路；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。