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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全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：CN116483105B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19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：202310459082.5，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全控制方法是由缪志强;杨添壹;王耀南;林琼;胡扬;占巍巍;王思飞设计研发完成，并于2023-04-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全控制方法，包括根据欠驱动型四旋翼无人机结构特性建立刚体动力学模型；利用李理论定义欠驱动型四旋翼无人机状态量和控制量的误差表达式；根据欠驱动型四旋翼无人机状态量和控制量的误差表达式推导出欠驱动型四旋翼无人机的误差状态动力学方程；根据欠驱动型四旋翼无人机的误差状态动力学方程，设计基于线性二次调节器的轨迹追踪控制器；设计基于指数障碍函数的二次规划安全滤波器，对轨迹追踪控制器的输出进行安全滤波，以保证欠驱动型四旋翼无人机在类似虚拟围栏的安全区域内飞行。反应速度快、简化系统调优参数且轨迹跟踪性能好。

本发明授权一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全控制方法在权利要求书中公布了：1.一种欠驱动型四旋翼无人机虚拟围栏安全控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S100：根据欠驱动型四旋翼无人机结构特性建立刚体动力学模型； S200：基于所述刚体动力学模型，利用李理论定义所述欠驱动型四旋翼无人机状态量和控制量的误差表达式； S300：根据所述欠驱动型四旋翼无人机状态量和控制量的误差表达式推导出所述欠驱动型四旋翼无人机的误差状态动力学方程； S400：根据所述欠驱动型四旋翼无人机的误差状态动力学方程，设计基于线性二次调节器的轨迹追踪控制器； S500：设计基于指数障碍函数的二次规划安全滤波器，对所述轨迹追踪控制器的输出进行安全滤波，以保证所述欠驱动型四旋翼无人机在类似虚拟围栏的安全区域内飞行； S100具体为： 式中，m为无人机的质量；角标I代表惯性坐标系，角标B代表机体坐标系；是从世界坐标系到机体坐标系的旋转矩阵；g是重力加速度；分别是无人机状态量惯性位置，机体速度和姿态，其中无人机姿态以单位四元数形式表示；分别是的一阶微分；是四元数哈密顿算子；f，分别是无人机控制输入量推力和机体角速度；e3＝[001]T是基准向量； S200具体为： 其中定义以下关于四元数的运算： 式中：q0,分别为四元数q的标量部分和向量部分；分别为无人机在惯性坐标系下的位置误差，机体速度误差和姿态误差；分别为无人机控制输入量推力误差和角速度误差；分别为期望的无人机在惯性坐标系下的位置，机体速度和姿态；分别为参考的推力和角速度； S300具体为： 其中，×定义为： 式中：分别为的一阶微分； S400具体为： 其中，u为基于线性二次调节器的轨迹追踪控制器求解得到的控制输入；为期望无人机控制输入；为无人机状态误差；K为增益矩阵，通过最小化基于误差状态方程的线性二次调节器求解得出，其中该线性二次调节器的代价函数定义为： 式中：为无人机控制输入量误差；Q,R是权重矩阵。

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