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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪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：CN120593762B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24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：202510783755.1，技术领域涉及：G01C21/20；该发明授权一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪方法是由石立伟;牛岩;杨丹设计研发完成，并于2025-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪方法，属于自动化控制技术领域，包括使用改进后的自适应蚁群算法生成小型水下机器人三维水下环境全局路径；考虑动态障碍物，融合动态窗口法对生成的全局路径进行局部优化，得到优化后的路径；考虑洋流场环境，使用量子粒子群算法对生成的全局路径进行优化，得到优化后的路径；使用改进粒子群优化算法对MPC模型进行改进，通过改进的MPC模型对小型水下机器人生成轨迹进行跟踪。本发明采用上述方法，解决了现有技术中存在的动态环境下轨迹规划效率低、路径平滑性差、能量消耗高、轨迹跟踪精度不足等问题，显著提高了水下机器人在复杂环境中的任务执行能力和适应性。

本发明授权一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪方法在权利要求书中公布了：1.一种适用于小型水下机器人的轨迹规划及跟踪方法，其特征在于，步骤包括： S1、使用改进后的自适应蚁群算法生成小型水下机器人三维水下环境全局路径； S2、考虑动态障碍物，融合动态窗口法对步骤S1生成的全局路径进行局部优化，得到优化后的路径； S3、考虑洋流场环境，使用量子粒子群算法对步骤S1生成的全局路径进行优化，得到优化后的路径； S4、使用改进粒子群优化算法对MPC模型进行改进，通过改进的MPC模型对小型水下机器人生成轨迹进行跟踪； 其中，改进自适应蚁群算法包括： S11、设定多个起点集合，并将每只蚂蚁分配到一个起点集合中进行搜索，使得每只蚂蚁只负责搜索自己对应的部分区域； S12、考虑全局路径，改进启发式函数，包括： 在启发式函数中引入目标点距离因子和迭代次数驱动的自适应调节因子，公式为： ； ； 式中，为时刻从栅格到栅格的路径启发式信息；为下一位置到目标点的距离；为当前位置到下一位置的距离；为当前迭代次数；为最大迭代次数； 然后，对转移概率进行改进，引入角度影响因子和障碍排除因子，改进后的转移概率公式为： ； 式中，为信息素浓度；为参数常数；表示第k只蚂蚁可行的相邻栅格集合；分母表示第k只蚂蚁在栅格i所有可行相邻栅格的之和； S13、使用精英保留策略优化蚁群算法的信息素更新，包括： 在每次迭代结束后，选择个寻路效果好的蚂蚁作为精英蚂蚁，并对这些蚂蚁赋予先后顺序； 给予额外的信息素增强，加速信息素在优质路径的积累，改进后的信息素更新规则为： ； ； 式中，为全局信息素挥发系数，为当前迭代路径上信息素的增量，为精英蚂蚁的信息素增量；为精英蚂蚁的数量；为最优解路径长度； 根据蚂蚁的位次进行加权得到蚂蚁贡献量，仅考虑前13只蚂蚁，经过的路径所得到信息素的量正比于蚂蚁的位次，信息素增量更新公式为： ； ； 式中，M为蚂蚁总数；为蚂蚁位次；为平均路径长度；为第只蚂蚁经过路径长度。

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