恭喜华南理工大学洪晓斌获国家专利权
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龙图腾网恭喜华南理工大学申请的专利一种两栖无人艇自主登陆系统及其控制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:CN118409588B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-02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:202410445779.1,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种两栖无人艇自主登陆系统及其控制方法是由洪晓斌;罗浩;陈远明设计研发完成,并于2024-04-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种两栖无人艇自主登陆系统及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种两栖无人艇自主登陆系统及其控制方法,该系统包括无人化测控平台、水上行驶子系统和陆地行驶子系统;无人化测控平台对两栖无人艇外界环境信息进行多源性采集,基于采集数据运行自主登陆控制算法,构建双层栅格地图叠加结构的近岸端路径规划环境模型;基于HybridA*算法生成满足无人艇运动学特性,连接初始位姿和目标位姿的全局路径,基于TEB算法对全局路径进行局部优化;辨识无人艇三自由度运动模型参数;基于NMPC算法对规划路径进行曲线路径跟踪,计算控制指令并下发控制指令至水上行驶子系统和陆地行驶子系统。本发明可以实现轮式两栖艇的无人化作业,可以实现两栖无人艇的高效可靠自主登陆功能。
本发明授权一种两栖无人艇自主登陆系统及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种两栖无人艇自主登陆系统,其特征在于,包括:无人化测控平台、水上行驶子系统和陆地行驶子系统;所述无人化测控平台用于对两栖无人艇外界环境信息进行多源性采集,基于所采集数据实时运行自主登陆控制算法,计算出控制指令,并下发控制指令至水上行驶子系统和陆地行驶子系统,实现无人化控制;所述自主登陆控制算法的实现包括:构建双层栅格地图叠加结构的近岸端路径规划环境模型;基于HybridA*算法生成满足无人艇运动学特性,连接初始位姿和目标位姿的全局路径,基于TEB算法对全局路径进行局部优化;辨识无人艇三自由度运动模型参数;基于NMPC算法对规划路径进行曲线路径跟踪;所述基于NMPC算法对规划路径进行曲线路径跟踪,具体包括:构建无人艇运动状态空间模型: Y=PX其中,a*为无人运动模型相关参数,X=[u,v,r,x,y,ψ]T为状态向量,u表示无人艇纵向速度,v表示无人艇横向速度,r表示艏摇速度,ψ表示艏向角,U=[τu,τr]T为控制变量,Y=[x,y,ψ]T为输出向量,采用龙格-库塔法对无人艇运动状态空间模型公式进行离散化得: 优化的目标函数设定为: 其中,N为预测步长,Yd=[xd,yd,ψd]为期望跟踪位姿,Q=q1...qN代表输出误差权重矩阵,R=r1...rN代表输入权重矩阵;无人艇推进器存在推进角饱和约束和推挤角速度约束,表示如下:δmin≤δ≤δmaxΔδmin≤Δδ≤Δδmax其中,δmin和δmax表示推进器推进角的下限和上限,Δδmin和Δδmax表示推进器推进角速度的下限和上限;将优化问题转化为标准的二次规划形式,通过求优化解得到最佳的控制变量增量序列,将序列的第一个元素与上一次的控制变量相加即可得到当前时刻的控制输入,重复上述步骤,进而实现基于NMPC算法曲线路径跟踪;判定到达目标登陆点时将水上行驶子系统切换成陆地行驶子系统;所述水上行驶子系统用于接收无人化测控平台发送的控制指令,驱动两栖无人艇水上自主航行;所述陆地行驶子系统用于接收无人化测控平台发送的控制指令,驱动两栖无人艇陆上自主行驶。
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