西湖大學鄭燦倫獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西湖大學申請的專利一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法及裝置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:CN116523968B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15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:202310625084.7,技術領域涉及:G06T7/246;該發明授權一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法及裝置是由鄭燦倫;鄭業;沈佳豪;陳飛;趙世鈺設計研發完成,并于2023-05-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法及裝置在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法及裝置,包括:1利用跟蹤無人機上的傳感器得到自身的狀態信息;2結合無人機的受力分析,計算得到風速;3通過跟蹤無人機上的云臺相機獲得目標無人機的圖像,利用位姿檢測算法得到目標無人機在相機坐標系中的位置和姿態,并將位置和姿態轉換到全局坐標系;4根據計算得到風速,構建包含風擾的目標無人機狀態估計模型;利用狀態估計模型預測目標無人機的狀態,并通過位置和姿態對目標無人機的狀態進行修正和更新;5利用得到的目標無人機的狀態,對目標無人機進行跟蹤。本發明能夠實現單無人機風擾環境下對高機動的目標無人機進行狀態估計,提高無人機跟蹤控制性能。
本發明授權一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種基于單目視覺的目標無人機狀態估計方法,其特征在于,包括: 1利用跟蹤無人機上的傳感器測量得到自身的狀態信息,包含跟蹤無人機的位置、速度、加速度、姿態以及推力; 2根據跟蹤無人機自身的狀態信息,結合無人機的受力分析,進一步計算得到風速;風速的計算公式為: 式中,vwind為風速,m為跟蹤無人機的質量,a為跟蹤無人機的加速度,T為跟蹤無人機的推力;為從機體到世界坐標系的旋轉矩陣,根據跟蹤無人機的姿態ρ獲得;e3=[0,0,1]T,g為重力加速度,CD為空氣阻力系數,ρ為空氣密度,S為跟蹤無人機的受風面積,v是跟蹤無人機在世界坐標系下的飛行速度; 3通過跟蹤無人機上的云臺相機獲得目標無人機的圖像,利用位姿檢測算法得到目標無人機在相機坐標系中的位置和姿態,并將目標無人機的位置和姿態轉換到全局坐標系; 4根據計算得到風速,構建包含風速擾動的目標無人機狀態估計模型;利用狀態估計模型預測目標無人機的狀態,并通過目標無人機的位置和姿態對目標無人機的狀態進行修正和更新; 其中,狀態估計模型預測目標無人機的狀態包括目標無人機在三維空間的位置、速度、推力加速度增量、姿態角以及角速度; 構建包含風速擾動的目標無人機狀態估計模型如下: 式中,分別為目標的位置p、速度v、推力加速度增量wT、姿態角R和角速度ω的一階導數;為從機體到世界坐標系的旋轉矩陣;e3=[0,0,1]T,g為重力加速度;aD為目標無人機的阻力,該阻力通過當前風速與目標無人機的速度計算得到,φ表示無人機的滾轉角度,θ表示無人機的俯仰角度;[ω]×表示從三維向量空間到三維旋轉空間的轉換操作,J表示無人機的轉動慣量向量,∈p,∈q,∈r分別表示機體坐標系角速度噪聲; 5利用得到的目標無人機的狀態,對目標無人機進行跟蹤。
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