上海交通大學王幸獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉上海交通大學申請的專利基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法及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:CN119292282B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09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:202411644359.2,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法及系統是由王幸;王健;高睿;梁曉鋒;易宏設計研發完成,并于2024-11-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法及系統,屬于無人船路徑規劃避障領域。包括步驟S1:對無人船海洋環境的外部干擾進行不確定性進行建模與處理;步驟S2:根據無人船實時狀態與海洋環境變化構建雙模式控制策略并引入協同逐次線性化方法;步驟S3:合理優化無人船路徑規劃參數矩陣中各元素的權重;設計無人船路徑規劃的成本函數;步驟S4:構建無人船實際執行任務中海洋任務場景相符的仿真環境,詳細記錄整個過程中的路徑軌跡、航行時間、控制輸入序列關鍵信息,分析仿真結果,驗證有效性。本發明提供的技術方案有效解決了技術中存在的不能準確和高效進行無人船路徑規劃避障的問題。
本發明授權基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于融合模型預測控制的無人船路徑規劃方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟S1:對無人船海洋環境的外部干擾進行不確定性進行建模與處理,定義干擾界參數,考慮外部干擾在一定概率水平下的最大可能取值范圍,優化不確定擾動集計算,確定外部干擾對無人船狀態影響范圍,使無人船路徑規劃全面考慮不確定性; 步驟S2:根據無人船實時狀態與海洋環境變化構建雙模式控制策略,在安全區域采用簡單控制策略確保穩定航行,超出安全區域則求解優化問題獲取最優控制輸入以應對復雜情況;同時引入協同逐次線性化方法,降低動力學模型計算復雜度,在不同控制模式下進一步基于線性時變模型進行優化求解; 步驟S3:依據無人船執行任務的需求、所處海洋環境的狀況以及自身資源條件,動態地對系統性能與魯棒性進行平衡,根據海洋環境復雜程度以及任務類型,合理優化無人船路徑規劃參數矩陣中各元素的權重;設計無人船路徑規劃的成本函數,通過合理確定懲罰系數參數取值范圍,在不同的海洋環境和任務場景下,調整成本函數中各項參數,保證無人船路徑規劃在性能與魯棒性之間平衡; 步驟S4:構建無人船實際執行任務中海洋任務場景相符的仿真環境,通過執行路徑規劃獲取詳細結果;在場景設置環節,全面考慮任務相關要素,執行路徑規劃過程中,運用融合改進后的方法,在每個采樣時刻,依據前期構建的不確定性模型評估當前風浪流干擾對無人船狀態的影響,然后借助優化的控制策略確定控制輸入,通過無人船動力學模型更新狀態,并詳細記錄整個過程中的路徑軌跡、航行時間、控制輸入序列關鍵信息,分析仿真結果,驗證有效性。
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