北京理工大學李文光獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉北京理工大學申請的專利一種多無人機協同搜索方法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:CN115097866B 。
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:202210847529.1,技術領域涉及:G05D1/46;該發明授權一種多無人機協同搜索方法是由李文光;鄧楊赟;葛佳昊;賀云濤;孟軍輝;李懷建設計研發完成,并于2022-07-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種多無人機協同搜索方法在說明書摘要公布了:本申請公開了一種多無人機協同搜索方法,其要點在于:通過將非凸多邊形凸化,采用平行航線對任務區域進行遍歷,可以實現無人機偵察對非凸多邊形區域的全覆蓋。本申請旨在提出一種多無人機協同搜索方法,任務分配規則與航跡規劃算法簡單,不需要大量的計算,計算速度快,適用于無人機在線實時進行航線規劃。
本發明授權一種多無人機協同搜索方法在權利要求書中公布了:1.一種實用多無人機協同搜索方法,其特征在于,包括如下步驟: S1,確定多無人機協同搜索任務的任務環境,其包括: S1.1設定待搜索的任務區域P; S1.2設定無人機數量m、無人機飛行速度v、無人機飛行高度h; S1.3設定無人機搭載的偵察載荷的探測范圍;S1.3中,偵察載荷的探測范圍:偵察載荷對地面的探測范圍為一個邊長為2htanFOV2的正方形,FOV表示無人機搭載的偵察載荷的視場角; S2,待搜索的任務區域P進行區域凸化,其包括以下子步驟: 2.1找到非凸多邊形端點的一個外圍的點記作點A,選取橫坐標或者縱坐標極值處的點,把點A作為原點,建立極坐標系,并求取剩下所有點的極坐標,并對其進行極角排序; 2.2用一個棧S存儲凸多邊形上的點,先將按極角排序最小的兩個點入棧;按順序連接棧頂的前兩個元素,構成向量a,掃描多邊形區域的每個端點,連接棧頂第二個元素與該點,構成向量b,將向量a與向量b叉積,檢查棧頂的前兩個元素與這個點構成的折線段是否“拐”向右側; 2.3如果不“拐”向右,則彈出棧頂元素,并返回步驟2.2再次檢查,直至不滿足;將該點入棧,并對其他點不斷執行步驟2.3的操作;最終棧中的元素為凸多邊形的頂點序列; S3:任務區域分配以及多無人機航跡規劃:設定無人機之間的安全距離r,若兩個無人機的間距小于安全距離,則產生相互斥力,斥力方向與兩架無人機之間的連線平行; 若無人機與其他無人機的間距均大于安全距離,則該無人機所受斥力為0;進行多無人機搜索任務分配,每個子任務區域分配一架無人機執行搜索任務;每架無人機在劃定的任務區域內采用與最小凸多邊形寬度方向平行的航線對任務區域進行遍歷,在航線轉彎處用Dubins路徑進行處理,生成所有的航線; 斥力大小為: Frep=kr-1-R-1r2,r∈0,R 式中,Frep為無人機受到另一架無人機的斥力;k為比例系數;r為無人機與其它無人機之間的距離;R為其它無人機對無人機產生作用的最大距離; S3還包括以下子步驟: S3.1,取垂直于凸多邊形寬度方向的直線作為基準線;計算與基準線平行且過距離基準線最遠的頂點的直線的截距,并求出最大距離,進而根據搜索能力的要求求出該區域掃描線的數量; S3.2,計算每條與基準線平行的掃描線與區域P的交點的位置,以此得到掃描線端點位置,根據無人機的數量對區域進行等比例劃分,并計算劃分后的基準線與多邊形邊界交點,為各架無人機搜索起點Pnsxs,ys,Ψs; S3.3,無人機飛到起始點Ps,沿主軸方向飛行,到達多邊形邊界時采取轉彎掉頭機動,沿主軸方向飛行;如此循環往復,直到UAV到達或離開距離起始邊最遠的頂點,路徑規劃完成。
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