恭喜北京理工大学沈凯获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京理工大学申请的专利一种多无人机自组织协同系统及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:CN114564037B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14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:202210266975.3,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权一种多无人机自组织协同系统及方法是由沈凯;朱毅晓;丁应和;钟鼎;李岳纶设计研发完成,并于2022-03-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多无人机自组织协同系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种多无人机自组织协同系统及方法,通过差分卫星定位系统、wifi无线通信技术实现多无人机的通信组网以及高精度定位,设计具备自主交互对象选择、个体间距保持、障碍物规避、目标跟踪、观点综合等多项功能的自组织协同控制方法,从而实现多无人机的自主通信与分布式自主控制,能够提供大规模无人机自组织协同的系统方案。
本发明授权一种多无人机自组织协同系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种多无人机自组织协同方法,所述方法应用于多无人机自组织协同系统,所述系统包括3个及以上的多个无人机、通信基站、定位基站;每个无人机均包括无人机自动驾驶仪、遥控器、差分卫星导航设备、通信模块和机载计算机;通过所述通信基站建立一个现场局域网,所述无人机在通信基站的信号覆盖范围内能够实现多机间的无线通信;所述定位基站向多个无人机广播卫星差分修正数据,差分卫星导航设备将接收定位基站的广播数据进而解算出高精度卫星定位信息;所述差分卫星导航设备用于接收定位基站广播的卫星差分修正数据,从而获取无人机的高精度定位定向信息;所述无人机自动驾驶仪用于接收所述差分卫星导航设备的高精度定位定向信息、惯性导航传感器数据的采集、完成无人机的导航信息解算、飞行控制、接收机载计算机的控制指令以及操纵者通过遥控器发送的控制指令完成相应的飞行动作;所述机载计算机用于:1从无人机自动驾驶仪读取操纵员的控制指令、无人机自身的高精度定位信息;2从通信模块接收通信范围内其他无人机发送的信息;3向通信模块发送自身的高精度定位数据和速度数据,并由通信模块广播这些数据;4运行多无人机自组织协同方法,并计算出无人机的控制指令,并将指令发送给无人机自动驾驶仪;所述无人机依次编号为1,2,3,……,编号为i的无人机包括:无人机自动驾驶仪i,遥控器i,差分卫星导航设备i,通信模块i,机载计算机i;编号为j的无人机包括:无人机自动驾驶仪j,遥控器j,差分卫星导航设备j,通信模块j,机载计算机j;所述无人机自动驾驶仪分别与遥控器、机载计算机、差分卫星导航设备连接,所述机载计算机分别与无人机自动驾驶仪、通信模块连接;其特征在于,用于多无人机的分布式自主控制,通过每架无人机同时运行相同的自组织协同方法最终实现多无人机的状态趋同;具体包括以下步骤:步骤一:记录当前无人机i通信范围内收到的所有其他无人机广播的无人机数据,所述的无人机数据包括:无人机编号j,卫星定位数据pj,速度数据vj,依据收集到的数据,判定其中状态距离与无人机i最为接近的前N的无人机为邻居,所述状态距离为两两无人机之间的相对距离或相对速度大小或为两两无人机之间的相对距离与相对速度大小的线性组合,或为两两无人机之间的相对距离小于某一定值时的相对速度大小,所述邻居构成的集合为Ni所述邻居的无人机数据将被保留,而且收集到的其他无人机数据将被丢弃;步骤二:根据邻居的无人机数据,计算用于无人机间距保持的控制指令分量vi,rep,计算方法如下: 其中,vij,rep为用于无人机i与无人机j之间间距保持的控制指令分量,K为指令增益,fadpx为自适应增益函数,包括:fadpx=x,fadpx=1x,fadpx=x+ax的函数;步骤三:机载计算机获取其他无人机机载计算机中控制模块产生的控制指令分量vi,d,这些控制模块包括用于实现障碍物规避以及目标跟踪的相关控制模块产生的控制指令分量;步骤四:将用于无人机间距保持的控制指令分量vi,rep与其他控制模块产生的控制指令分量vi,d,以及邻居中其他无人机的速度数据按照如下方式处理得到最终的无人机控制指令vi,ali: 其中,α为自组织因子,vrand为随机数生成器生成的速度矢量,σ为随机速度幅值。
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