南京邮电大学刘天亮获国家专利权
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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法、系统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:CN116203956B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26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:202310167360.X,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法、系统是由刘天亮;覃文安;刘浏;戴修斌设计研发完成,并于2023-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法、系统在说明书摘要公布了:本发明提出了一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法、系统,其方法包括:首先对Theta*算法进行改进,在评估函数中增加安全距离函数,保证规划的全局路线是安全可靠的;然后按照改进后的安全Theta*路径算法规划出的预设路径前进,如果遇到动态障碍物,则根据融合全局信息的速度障碍法计算出避开障碍物的最佳偏移角度,进行局部路径规划,不断避开障碍物,直至到达目的点。本发明针对有静态障碍物和动态障碍物的复杂环境下的无人节点避障问题,对Theta*算法进行改进,并在速度障碍法的局部规划里融合安全的全局信息,从而规划出安全可靠的路线。
本发明授权一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法、系统在权利要求书中公布了:1.一种融合安全距离和全局信息的速度障碍规划方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、对预先采集到的真实环境地图信息利用图像转换函数转换成二值图,并确定无人节点的起始坐标点和目标坐标点; S2、在二值图上,启动安全距离Theta*算法,规划全局环境下的最优预设路线,存储下路径的拐点坐标信息; S3、对地图进行局部障碍物检测,当发现动态障碍物时,对障碍物进行距离排序,合并障碍物的重叠范围,确定碰撞区域; S4、以预设路径的最近拐点作为子目标坐标点,利用融合算法规划出最佳的偏移角度,进行动态避障;具体内容为: 融入全局预设路线信息,其融合函数为: Gθ=kα·goal+β·path+γ·headθ 其中,goal是无人节点距离终点的距离函数,path是无人节点轨迹末端到全局路径的距离函数,k是平滑系数,α、β、γ是加权系数; 全局路径的距离函数path的具体公式为: 其中,xi、yi是规划的局部路径末端点坐标,x′i、y′i是安全Theta*算法规划全局路径的节点坐标; 无人节点距离终点的距离函数goal的具体公式为: 其中,xi、yi是规划的局部路径末端点坐标,xgoal、ygoal是无人节点的终点坐标; 无人节点规划的局部路径中当前转向和偏向终点角度的误差函数head的具体公式为: 其中,θn为无人节点新的转向,θ为偏移量,θgoal为偏向终点的角度; 无人节点新转向θn的具体公式为: 其中,θm1和θm2分别是距离无人节点最近距离障碍物碰撞区域的起始夹角和终止夹角; 对融合函数Gθ进行求解,使得Gθ函数值最小的角度即为最佳偏移角度,则根据最佳偏移角度可获得最佳路线,此时无人节点下一时刻的坐标为: 其中,newX和newY是无人节点更新后位置的横纵坐标,curX和curY是无人节点改变转向前位置的横纵坐标,v是无人节点的速度; S5、对步骤S4中的子目标坐标点进行循环,直至局部障碍物数量为0或者到达终点,表明寻路避障任务结束,输出最终的全局最优路径。
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