中國消防救援學院;北京遠度互聯科技有限公司紀任鑫獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國消防救援學院;北京遠度互聯科技有限公司申請的專利無人機集群避障方法、系統、無人機、電子設備及介質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:CN116107337B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05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:202211600766.4,技術領域涉及:G05D1/695;該發明授權無人機集群避障方法、系統、無人機、電子設備及介質是由紀任鑫;耿榮妹;任建新;李虹;李仟;郭昊設計研發完成,并于2022-12-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本無人機集群避障方法、系統、無人機、電子設備及介質在說明書摘要公布了:本發明公開無人機集群避障方法,應用于無人機集群中的每一無人機,包括:獲取基于無人機的當前位置附近預設范圍內的數字高程模型DEM數據確定的靜態障礙物的靜態信息;基于靜態信息在速度域中確定靜態障礙物速度限制區域;速度域為幾何空間內以橫縱速度為坐標軸的坐標系;接收其他無人機的狀態信息,并基于狀態信息得到動態障礙物的動態信息;基于動態障礙物的動態信息在速度域中確定動態障礙物速度限制區域;基于靜態障礙物速度限制區域以及動態障礙物速度限制區域進行無人機集群避障。本發明還公開了對應的系統、無人機、電子設備及計算機可讀存儲介質。無人機集群避障方法可低成本實現對靜態障礙物和動態障礙物的規避,保障了無人機的飛行安全。
本發明授權無人機集群避障方法、系統、無人機、電子設備及介質在權利要求書中公布了:1.一種無人機集群避障方法,其特征在于,所述無人機集群避障方法應用于無人機集群中的每一無人機,所述無人機集群避障方法包括: 基于無人機的當前位置附近預設范圍內的數字高程模型DEM數據確定靜態障礙物; 獲取基于無人機的當前位置附近預設范圍內的數字高程模型DEM數據確定的靜態障礙物的靜態信息,包括: 獲取所述無人機的當前位置附近預設范圍內的數字高程模型DEM數據; 根據所述DEM數據確定每一像素格的尺寸、經緯度坐標和海拔高度; 基于預設的第一安全距離以及所述每一像素格的經緯度和海拔高度,將所述DEM數據轉換為靜態障礙物,所述靜態障礙物具有靜態信息,所述靜態信息包括靜態障礙物的位置和尺寸; 其中,所述基于預設的第一安全距離以及所述每一像素格的經緯度和海拔高度,將所述DEM數據轉換為靜態障礙物,包括:按照所述像素格的海拔高度從低到高的順序,依次基于預設的第一安全距離以及所述每一像素格的經緯度和海拔高度,將所述每一像素格轉換為靜態障礙物; 基于所述靜態信息在速度域中確定靜態障礙物速度限制區域,包括: 根據無人機的當前位置、當前速度、碰撞半徑、規劃時間間隔以及所述靜態障礙物的靜態信息,計算出所述無人機在所述速度域中的靜態障礙物速度限制區域; 所述基于所述靜態信息在速度域中確定靜態障礙物速度限制區域,或者包括: 基于預設的避障范圍,從所述靜態信息中篩選出所述避障范圍內的靜態障礙物的靜態信息; 根據無人機的當前位置、當前速度、碰撞半徑、規劃時間間隔以及篩選出的所述靜態障礙物的靜態信息,計算出所述無人機在所述速度域中的靜態障礙物速度限制區域; 其中,所述無人機的碰撞半徑是根據無人機的尺寸以及預設的第二安全距離確定;其中,所述靜態障礙物速度限制區域為所述無人機在所述規劃時間間隔內在所述速度域中避開靜態障礙物不能采用的速度形成的區域;所述速度域為幾何空間內以橫縱速度為坐標軸的坐標系; 接收其他無人機的狀態信息,并基于所述狀態信息得到動態障礙物的動態信息,包括: 接收其他無人機的包括所述其他無人機的編號、當前位置、當前速度以及碰撞半徑的狀態信息; 基于所述其他無人機的狀態信息,建模得到利用第二球模型表示的所述動態障礙物,所述動態障礙物具有動態信息; 所述動態障礙物的動態信息包括第二球模型的編號、球心坐標、球半徑和當前速度;所述第二球模型的編號為其所對應的其他無人機編號,所述第二球模型的球心坐標為其對應的其他無人機的當前位置,所述第二球模型的當前速度等于其對應的其他無人機的當前速度疊加預設速度擾動,所述第二球模型的球半徑為其對應的其他無人機的碰撞半徑; 基于所述動態障礙物的動態信息在所述速度域中確定動態障礙物速度限制區域,包括: 根據無人機的當前位置、當前速度、碰撞半徑、規劃時間間隔以及所述動態障礙物的動態信息,計算出所述動態障礙物對所述無人機形成的動態障礙物速度限制區域; 所述基于所述動態障礙物的動態信息,確定動態障礙物速度限制區域,或者包括: 基于預設的避障范圍,從所述動態障礙物的動態信息中篩選出所述避障范圍內的動態障礙物的動態信息; 根據無人機的當前位置、當前速度、碰撞半徑、規劃時間間隔以及篩選出的所述動態障礙物的動態信息,計算出篩選出的所述動態障礙物對所述無人機形成的動態障礙物速度限制區域; 其中,所述無人機的碰撞半徑是根據無人機的尺寸以及預設的第二安全距離確定;其中,所述動態障礙物速度限制區域為所述無人機在所述規劃時間間隔內在所述速度域中避開動態障礙物不能采用的速度形成的區域; 基于所述靜態障礙物速度限制區域以及所述動態障礙物速度限制區域進行無人機集群避障,包括: 在所述速度域中以所述速度域的原點為原點,以所述無人機的最大速度為半徑,得到第一速度動力學約束區域; 根據所述靜態障礙物速度限制區域、所述動態障礙物速度限制區域以及所述第一速度動力學約束區域確定預期速度;包括:當所述無人機的避障范圍內存在靜態障礙物和或動態障礙物時,根據所述靜態障礙物速度限制區域和或所述動態障礙物速度限制區域,以及所述第一速度動力學約束區域進行規劃,確定無人機的預期速度;當所述無人機的避障范圍內不存在靜態障礙物和動態障礙物時,根據所述第一速度動力學約束區域確定所述無人機的預期速度; 控制所述無人機按照所述預期速度飛行,以進行無人機集群避障; 所述基于所述動態障礙物的動態信息,確定動態障礙物速度限制區域,或者包括: 基于預設的避障范圍,從所述動態障礙物的動態信息中篩選出所述避障范圍內的動態障礙物的動態信息; 根據無人機的當前位置、當前速度、碰撞半徑、規劃時間間隔以及篩選出的所述動態障礙物的動態信息,計算出篩選出的所述動態障礙物對所述無人機形成的動態障礙物速度限制區域; 其中,所述無人機的碰撞半徑是根據無人機的尺寸以及預設的第二安全距離確定;其中,所述動態障礙物速度限制區域為所述無人機在所述規劃時間間隔內在所述速度域中避開動態障礙物不能采用的速度形成的區域; 所述基于所述靜態障礙物速度限制區域以及所述動態障礙物速度限制區域進行無人機集群避障,還包括: 在所述速度域中以所述速度域的原點為原點,以所述無人機的最大速度為半徑,得到第一速度動力學約束區域; 在所述速度域中以所述無人機的當前速度為原點,以所述無人機的最大加速度與所述規劃時間間隔的乘積為半徑,得到第二速度動力學約束區域; 在所述速度域中獲取所述第一速度動力學約束區域和所述第二速度動力學約束區域的交集,得到動力學可行速度區域; 根據所述靜態障礙物速度限制區域、所述動態障礙物速度限制區域以及所述動力學可行速度區域確定預期速度;包括:當所述無人機的避障范圍內存在靜態障礙物和或動態障礙物時,根據所述靜態障礙物速度限制區域和或所述動態障礙物速度限制區域,以及所述動力學可行速度區域進行規劃,確定無人機的預期速度;當所述無人機的避障范圍內不存在靜態障礙物和動態障礙物時,根據所述動力學可行速度區域確定所述無人機的預期速度; 控制所述無人機按照所述預期速度飛行,以進行無人機集群避障。
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