长春长光博翔无人机有限公司苏卫获国家专利权
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龙图腾网获悉长春长光博翔无人机有限公司申请的专利一种无人机主动跟踪捕获系统及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:CN116360474B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15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:202310457483.7,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权一种无人机主动跟踪捕获系统及方法是由苏卫;白越;乔正;王东;裴信彪;武广鑫设计研发完成,并于2023-04-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种无人机主动跟踪捕获系统及方法在说明书摘要公布了:本发明涉及无人机技术领域,具体提供一种无人机主动跟踪捕获系统及方法;系统包括目标识别模块、路径规划模块、捕获模块;目标识别模块包括主动雷达探测设备,用于对捕捉目标i进行识别、定位与运动状态的确定;路径规划模块,用于对所述系统位置信息及目标信息进行提取与处理,进行飞行路径的计算与动态优化;捕获模块包括机载反无人机的目标捕获装置,所述装置包括四个牵引头发射捕网,通过捕捉目标位置和三自由度云台进行自动瞄准,用于对黑飞无人机进行捕捉。优点在于:具有垂直起降和高速平飞能力,可捕捉不同大小的入侵无人机,定位精度高、反应灵活、可重复抓捕、无次生伤害;捕获方式灵活、高效、对地面无二次伤害风险。
本发明授权一种无人机主动跟踪捕获系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种无人机主动跟踪捕获方法,其特征在于:采用无人机主动跟踪捕获系统,无人机主动跟踪捕获系统包括目标识别模块、路径规划模块、捕获模块;所述的目标识别模块包括主动雷达探测设备,用于对捕捉目标i进行识别、定位与运动状态的确定;所述的路径规划模块,用于对系统位置信息及目标信息进行提取与处理,进行飞行路径的计算与动态优化;所述的捕获模块包括机载反无人机的目标捕获装置,所述装置包括四个牵引头发射捕网,通过捕捉目标位置和三自由度云台进行自动瞄准,用于对黑飞无人机进行捕捉; 具体包括如下步骤: S1、采用目标识别模块对捕捉目标i进行识别、定位与运动状态的确定;所述目标识别模块采用主动雷达探测设备; S2、采用路径规划模块对系统位置信息及目标信息进行提取与处理,进行飞行路径的计算与动态优化;具体包括: S21、建立尾座式垂起无人机的动力学模型与运动学模型:在惯性坐标系{I}={xi,yi,zi}、机体坐标系{B}={xb,yb,zb}下建立尾座式垂起无人机运动学和动力学方程,进而得到尾座式无人机的运动学模型和非线性动力学模型; S22、获取所述无人机当前位置、姿态信息,捕捉目标信息、环境信息;无人机当前位置坐标为(x0,y0,z0),姿态信息表示为(θ0,φ0,ψ0),捕捉目标信息为:,; S23、应用改进粒子群算法获取全局路径,给出多捕捉目标的捕捉顺序与初始飞行航线;改进粒子群算法获取全局路径的具体步骤包括: S231、输入起点、捕捉目标位置、速度信息、地形信息;建立起始种群,粒子数为N,维度为D; S232、利用自适应度函数计算全局最优路线;所述自适应度函数包括航线长度函数、通过捕捉目标函数、高度波动函数、航向波动函数; 所述自适应度函数; 所述航线长度函数f 1:用来计算无人机从其实飞行位置到捕捉任务完成之间的飞行路径长度,可应用微分法得出,表达式为: ; 所述通过捕捉目标函数f 2:无人机飞行航线必须保证通过所有捕捉目标,否则航线无效,表达式为:; 所述高度波动函数f 3,捕捉目标的飞行高度不同,应尽量减少无人机高度方向的频繁波动;表达式为:; 所述航向波动函数f 4,应尽量减少无人机水平方向飞行航向的频繁变化;f 4表达式为:;记录航向变化次数; S233、对粒子曲线进行更新,生成优化种群;调整惯性权重的值为: ; 式中:pi为个体极值,ωerror=0.8,tmax为最大迭代次数; 更新位置时,引入一个随机因子,提高粒子位置的随机性:Sit=Sit-11+r;式中,Sit是第i个粒子在第t次迭代时的位置,r是一定范围内的随机值; S234、更新粒子的速度和位置,并进行边界条件处理:若满足结束条件要求,结束迭代,输出全局最优路径,否则转到步骤S232; S24、以所述无人机动力学与运动学模型为约束条件,以无人机初始飞行航线、路径最短原则、姿态稳定作为多重的优化目标,通过模型预测控制算法给出基于所述约束条件的预测域所有状态量与能量值,确定所述无人机下一时刻期望状态量,动态优化飞行航线; S25、将输出的期望状态量转换为执行机构控制输入量,判断是否满足捕捉条件;若满足执行捕获,若不满足则重新规划路径; S3、控制无人机的姿态,使用捕获模块捕获目标i。
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