中国消防救援学院;北京远度互联科技有限公司纪任鑫获国家专利权
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龙图腾网获悉中国消防救援学院;北京远度互联科技有限公司申请的专利无人机集群避障方法、系统、无人机、电子设备及介质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:CN116107337B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05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:202211600766.4,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权无人机集群避障方法、系统、无人机、电子设备及介质是由纪任鑫;耿荣妹;任建新;李虹;李仟;郭昊设计研发完成,并于2022-12-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本无人机集群避障方法、系统、无人机、电子设备及介质在说明书摘要公布了:本发明公开无人机集群避障方法,应用于无人机集群中的每一无人机,包括:获取基于无人机的当前位置附近预设范围内的数字高程模型DEM数据确定的静态障碍物的静态信息;基于静态信息在速度域中确定静态障碍物速度限制区域;速度域为几何空间内以横纵速度为坐标轴的坐标系;接收其他无人机的状态信息,并基于状态信息得到动态障碍物的动态信息;基于动态障碍物的动态信息在速度域中确定动态障碍物速度限制区域;基于静态障碍物速度限制区域以及动态障碍物速度限制区域进行无人机集群避障。本发明还公开了对应的系统、无人机、电子设备及计算机可读存储介质。无人机集群避障方法可低成本实现对静态障碍物和动态障碍物的规避,保障了无人机的飞行安全。
本发明授权无人机集群避障方法、系统、无人机、电子设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种无人机集群避障方法,其特征在于,所述无人机集群避障方法应用于无人机集群中的每一无人机,所述无人机集群避障方法包括: 基于无人机的当前位置附近预设范围内的数字高程模型DEM数据确定静态障碍物; 获取基于无人机的当前位置附近预设范围内的数字高程模型DEM数据确定的静态障碍物的静态信息,包括: 获取所述无人机的当前位置附近预设范围内的数字高程模型DEM数据; 根据所述DEM数据确定每一像素格的尺寸、经纬度坐标和海拔高度; 基于预设的第一安全距离以及所述每一像素格的经纬度和海拔高度,将所述DEM数据转换为静态障碍物,所述静态障碍物具有静态信息,所述静态信息包括静态障碍物的位置和尺寸; 其中,所述基于预设的第一安全距离以及所述每一像素格的经纬度和海拔高度,将所述DEM数据转换为静态障碍物,包括:按照所述像素格的海拔高度从低到高的顺序,依次基于预设的第一安全距离以及所述每一像素格的经纬度和海拔高度,将所述每一像素格转换为静态障碍物; 基于所述静态信息在速度域中确定静态障碍物速度限制区域,包括: 根据无人机的当前位置、当前速度、碰撞半径、规划时间间隔以及所述静态障碍物的静态信息,计算出所述无人机在所述速度域中的静态障碍物速度限制区域; 所述基于所述静态信息在速度域中确定静态障碍物速度限制区域,或者包括: 基于预设的避障范围,从所述静态信息中筛选出所述避障范围内的静态障碍物的静态信息; 根据无人机的当前位置、当前速度、碰撞半径、规划时间间隔以及筛选出的所述静态障碍物的静态信息,计算出所述无人机在所述速度域中的静态障碍物速度限制区域; 其中,所述无人机的碰撞半径是根据无人机的尺寸以及预设的第二安全距离确定;其中,所述静态障碍物速度限制区域为所述无人机在所述规划时间间隔内在所述速度域中避开静态障碍物不能采用的速度形成的区域;所述速度域为几何空间内以横纵速度为坐标轴的坐标系; 接收其他无人机的状态信息,并基于所述状态信息得到动态障碍物的动态信息,包括: 接收其他无人机的包括所述其他无人机的编号、当前位置、当前速度以及碰撞半径的状态信息; 基于所述其他无人机的状态信息,建模得到利用第二球模型表示的所述动态障碍物,所述动态障碍物具有动态信息; 所述动态障碍物的动态信息包括第二球模型的编号、球心坐标、球半径和当前速度;所述第二球模型的编号为其所对应的其他无人机编号,所述第二球模型的球心坐标为其对应的其他无人机的当前位置,所述第二球模型的当前速度等于其对应的其他无人机的当前速度叠加预设速度扰动,所述第二球模型的球半径为其对应的其他无人机的碰撞半径; 基于所述动态障碍物的动态信息在所述速度域中确定动态障碍物速度限制区域,包括: 根据无人机的当前位置、当前速度、碰撞半径、规划时间间隔以及所述动态障碍物的动态信息,计算出所述动态障碍物对所述无人机形成的动态障碍物速度限制区域; 所述基于所述动态障碍物的动态信息,确定动态障碍物速度限制区域,或者包括: 基于预设的避障范围,从所述动态障碍物的动态信息中筛选出所述避障范围内的动态障碍物的动态信息; 根据无人机的当前位置、当前速度、碰撞半径、规划时间间隔以及筛选出的所述动态障碍物的动态信息,计算出筛选出的所述动态障碍物对所述无人机形成的动态障碍物速度限制区域; 其中,所述无人机的碰撞半径是根据无人机的尺寸以及预设的第二安全距离确定;其中,所述动态障碍物速度限制区域为所述无人机在所述规划时间间隔内在所述速度域中避开动态障碍物不能采用的速度形成的区域; 基于所述静态障碍物速度限制区域以及所述动态障碍物速度限制区域进行无人机集群避障,包括: 在所述速度域中以所述速度域的原点为原点,以所述无人机的最大速度为半径,得到第一速度动力学约束区域; 根据所述静态障碍物速度限制区域、所述动态障碍物速度限制区域以及所述第一速度动力学约束区域确定预期速度;包括:当所述无人机的避障范围内存在静态障碍物和或动态障碍物时,根据所述静态障碍物速度限制区域和或所述动态障碍物速度限制区域,以及所述第一速度动力学约束区域进行规划,确定无人机的预期速度;当所述无人机的避障范围内不存在静态障碍物和动态障碍物时,根据所述第一速度动力学约束区域确定所述无人机的预期速度; 控制所述无人机按照所述预期速度飞行,以进行无人机集群避障; 所述基于所述动态障碍物的动态信息,确定动态障碍物速度限制区域,或者包括: 基于预设的避障范围,从所述动态障碍物的动态信息中筛选出所述避障范围内的动态障碍物的动态信息; 根据无人机的当前位置、当前速度、碰撞半径、规划时间间隔以及筛选出的所述动态障碍物的动态信息,计算出筛选出的所述动态障碍物对所述无人机形成的动态障碍物速度限制区域; 其中,所述无人机的碰撞半径是根据无人机的尺寸以及预设的第二安全距离确定;其中,所述动态障碍物速度限制区域为所述无人机在所述规划时间间隔内在所述速度域中避开动态障碍物不能采用的速度形成的区域; 所述基于所述静态障碍物速度限制区域以及所述动态障碍物速度限制区域进行无人机集群避障,还包括: 在所述速度域中以所述速度域的原点为原点,以所述无人机的最大速度为半径,得到第一速度动力学约束区域; 在所述速度域中以所述无人机的当前速度为原点,以所述无人机的最大加速度与所述规划时间间隔的乘积为半径,得到第二速度动力学约束区域; 在所述速度域中获取所述第一速度动力学约束区域和所述第二速度动力学约束区域的交集,得到动力学可行速度区域; 根据所述静态障碍物速度限制区域、所述动态障碍物速度限制区域以及所述动力学可行速度区域确定预期速度;包括:当所述无人机的避障范围内存在静态障碍物和或动态障碍物时,根据所述静态障碍物速度限制区域和或所述动态障碍物速度限制区域,以及所述动力学可行速度区域进行规划,确定无人机的预期速度;当所述无人机的避障范围内不存在静态障碍物和动态障碍物时,根据所述动力学可行速度区域确定所述无人机的预期速度; 控制所述无人机按照所述预期速度飞行,以进行无人机集群避障。
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