华中科技大学张海涛获国家专利权
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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制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:CN116400684B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29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:202310221999.1,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制方法是由张海涛;梁诗亚;孙思卿;邹家喻;丁佳宁;陈都鑫设计研发完成,并于2023-03-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于多无人艇控制领域,具体提出一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制方法,包括:实时基于每个无人艇当前位置及其航速,以及该无人艇在其所在编队中当前各邻居位置及其航速,通过蜂拥算法计算该无人艇的编队控制力;在各侧河道曲线上确定横坐标与每个无人艇当前位置横坐标相同的点,作为该无人艇在各河道的斥点,以通过斥力势分段函数,计算该无人艇与河道间的总斥力;基于每个无人艇当前位置以及其在另一个无人艇编队中的邻居无人艇位置,通过编队间的斥力势函数,计算该无人艇与其在另一无人艇编队中各邻居无人艇之间的总斥力。利用得到的三个力之和,更新无人艇下一时刻的速度和位置,实现双无人艇编队通过长直狭窄河道的目的。
本发明授权一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制方法在权利要求书中公布了:1.一种双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制方法,其特征在于,包括: 实时基于每个无人艇编队中每个无人艇当前的位置pi及其航速vi,以及该无人艇在该无人艇编队中当前的各邻居位置pj及其航速vj,结合该无人艇所在编队的虚拟领导者的当前位置pr以及速度vr,通过改进的蜂拥算法,计算该无人艇的编队控制力Ufi; 在预先确定的各侧河道曲线上确定横坐标与每个无人艇当前位置的横坐标相同的点,作为该无人艇在各河道上的斥点;基于每个无人艇对应的两侧河道斥点,通过各侧河道对应的斥力势分段函数,计算该无人艇与河道间的总斥力,作为该无人艇的河道控制力Uri,其中所述斥力势分段函数是通过设定无人艇与河岸的安全距离与危险距离得到; 基于每个无人艇当前的位置pi以及其在另一个无人艇编队中的邻居无人艇的位置p′j,通过编队间的斥力势函数,计算该无人艇与其在另一无人艇编队中各邻居无人艇之间的总斥力,作为该无人艇的编队间控制力Uoi; 将每个无人艇的编队控制力Ufi、河道控制力Uri和编队间控制力Uoi矢量相加,作为该无人艇的总控制量,以更新该无人艇下一时刻的速度和位置,实现双无人艇编队通过长直狭窄河道的运动控制; 其中,每个无人艇编队中第i个无人艇的编队控制力Ufi的计算方式为: 式中,mi为每个无人艇编队中第i个无人艇的质量;α1、α2为编队控制系数,给定值;Ni表示所述第i个无人艇在其所在编队中的邻居无人艇的总个数;均大于0;Φα表示α动作函数;pj表示所述第i个无人艇在其所在无人艇编队中当前的第j个邻居无人艇的位置;pi表示所述第i个无人艇的位置;vj表示所述第i个无人艇在其所在无人艇编队中第j个邻居无人艇的航速;vi表示所述第i个无人艇的航速;c1、c2为目标追踪系数;pr表示第i个无人艇所在无人艇编队虚拟领导者的位置;vr表示第i个无人艇所在无人艇编队虚拟领导者的速度即该编队的目标速度; Φαx=ρhx||R||σφx-||d||σ;x=||pj-pi||σ 式中,d为编队形成时编队中的无人艇之间的期望距离;R表示无人艇编队中无人艇与其在同一编队中邻居间的临界距离,均为给定值; aijp=ρhp∈[0,1],j≠i,p=||pj-pi||σ||R||σ; 式中,h∈0,1,给定值。
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