南京郵電大學劉天亮獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法、系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116203956B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310167360.X,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法、系統是由劉天亮;覃文安;劉瀏;戴修斌設計研發完成,并于2023-02-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法、系統在說明書摘要公布了:本發明提出了一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法、系統,其方法包括:首先對Theta*算法進行改進,在評估函數中增加安全距離函數,保證規劃的全局路線是安全可靠的;然后按照改進后的安全Theta*路徑算法規劃出的預設路徑前進,如果遇到動態障礙物,則根據融合全局信息的速度障礙法計算出避開障礙物的最佳偏移角度,進行局部路徑規劃,不斷避開障礙物,直至到達目的點。本發明針對有靜態障礙物和動態障礙物的復雜環境下的無人節點避障問題,對Theta*算法進行改進,并在速度障礙法的局部規劃里融合安全的全局信息,從而規劃出安全可靠的路線。
本發明授權一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法、系統在權利要求書中公布了:1.一種融合安全距離和全局信息的速度障礙規劃方法,其特征在于,包括以下步驟: S1、對預先采集到的真實環境地圖信息利用圖像轉換函數轉換成二值圖,并確定無人節點的起始坐標點和目標坐標點; S2、在二值圖上,啟動安全距離Theta*算法,規劃全局環境下的最優預設路線,存儲下路徑的拐點坐標信息; S3、對地圖進行局部障礙物檢測,當發現動態障礙物時,對障礙物進行距離排序,合并障礙物的重疊范圍,確定碰撞區域; S4、以預設路徑的最近拐點作為子目標坐標點,利用融合算法規劃出最佳的偏移角度,進行動態避障;具體內容為: 融入全局預設路線信息,其融合函數為: Gθ=kα·goal+β·path+γ·headθ 其中,goal是無人節點距離終點的距離函數,path是無人節點軌跡末端到全局路徑的距離函數,k是平滑系數,α、β、γ是加權系數; 全局路徑的距離函數path的具體公式為: 其中,xi、yi是規劃的局部路徑末端點坐標,x′i、y′i是安全Theta*算法規劃全局路徑的節點坐標; 無人節點距離終點的距離函數goal的具體公式為: 其中,xi、yi是規劃的局部路徑末端點坐標,xgoal、ygoal是無人節點的終點坐標; 無人節點規劃的局部路徑中當前轉向和偏向終點角度的誤差函數head的具體公式為: 其中,θn為無人節點新的轉向,θ為偏移量,θgoal為偏向終點的角度; 無人節點新轉向θn的具體公式為: 其中,θm1和θm2分別是距離無人節點最近距離障礙物碰撞區域的起始夾角和終止夾角; 對融合函數Gθ進行求解,使得Gθ函數值最小的角度即為最佳偏移角度,則根據最佳偏移角度可獲得最佳路線,此時無人節點下一時刻的坐標為: 其中,newX和newY是無人節點更新后位置的橫縱坐標,curX和curY是無人節點改變轉向前位置的橫縱坐標,v是無人節點的速度; S5、對步驟S4中的子目標坐標點進行循環,直至局部障礙物數量為0或者到達終點,表明尋路避障任務結束,輸出最終的全局最優路徑。
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