自然資源部第一海洋研究所;中國石油大學(華東)于文灝獲國家專利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉自然資源部第一海洋研究所;中國石油大學(華東)申請的專利一種高速無人船安全運動實時決策方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號為:CN120370959B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-02發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為:202510863753.3,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G05D1/43;該發(fā)明授權(quán)一種高速無人船安全運動實時決策方法是由于文灝;金久才;劉德慶;丁碩;李立剛設(shè)計研發(fā)完成,并于2025-06-26向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。
本一種高速無人船安全運動實時決策方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明公開了一種高速無人船安全運動實時決策方法,涉及無人船運動規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域,包括基于表征無人船航行狀態(tài)的傅汝德數(shù),設(shè)計隨傅汝德數(shù)變化而自適應(yīng)調(diào)整的預(yù)設(shè)性能函數(shù);根據(jù)無人船運動偏差值設(shè)計高階障礙李雅普諾夫函數(shù),并利用反步法設(shè)計無人船高速運動標稱制導律;根據(jù)無人船實時探測到的障礙物的位置和速度,構(gòu)建保證避障安全的高階控制障礙函數(shù)條件;以高階控制障礙函數(shù)條件作為安全約束,并集成無人船系統(tǒng)驅(qū)動飽和約束,以最小化優(yōu)化后制導律與標稱制導律的偏差為優(yōu)化目標,實時建立二次規(guī)劃問題并求解,輸出作用于無人船控制系統(tǒng)的實時制導指令。本發(fā)明有效保障高速無人船在復雜動態(tài)環(huán)境下的航行安全。
本發(fā)明授權(quán)一種高速無人船安全運動實時決策方法在權(quán)利要求書中公布了:1.一種高速無人船安全運動實時決策方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟1,基于表征無人船航行狀態(tài)的傅汝德數(shù),設(shè)計隨傅汝德數(shù)變化而自適應(yīng)調(diào)整的預(yù)設(shè)性能函數(shù); 步驟2,在步驟1所述預(yù)設(shè)性能函數(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)無人船運動偏差值設(shè)計高階障礙李雅普諾夫函數(shù),并利用反步法設(shè)計無人船高速運動標稱制導律; 步驟3,根據(jù)無人船實時探測到的障礙物的位置和速度,構(gòu)建保證避障安全的高階控制障礙函數(shù)條件; 步驟4,以步驟3所述高階控制障礙函數(shù)條件作為安全約束,并集成無人船系統(tǒng)驅(qū)動飽和約束,以最小化優(yōu)化后制導律與步驟2中標稱制導律的偏差為優(yōu)化目標,實時建立二次規(guī)劃問題并求解,輸出作用于無人船控制系統(tǒng)的實時制導指令,作為所述高速無人船的安全運動決策; 所述步驟2具體包括: 步驟2.1,將無人船運動誤差限定在預(yù)設(shè)性能函數(shù)范圍內(nèi); 步驟2.2,構(gòu)造四階正切型障礙李雅普諾夫函數(shù): ; 步驟2.3,對求導得到誤差動力學方程: ; 步驟2.4,設(shè)計控制參數(shù)確保,反解得到無人船運動標稱制導律; 所述步驟3具體包括: 步驟3.1,基于無人船實時運動信息和探測的障礙物信息,選擇控制障礙函數(shù)并定義安全集合: ; 其中,為與船速正相關(guān)的動態(tài)安全距離,和分別為無人船和障礙物的位置; 步驟3.2,針對無人船縱蕩速度,構(gòu)建一階控制障礙函數(shù)條件: ; 其中,為類函數(shù),,為的一階微分,對應(yīng)的安全集合表示為; 步驟3.3,在步驟3.2得到的一階控制障礙函數(shù)條件基礎(chǔ)上,針對無人船艏搖角速度構(gòu)建二階控制障礙函數(shù)條件: ; 其中,為類函數(shù),為一階控制障礙函數(shù)條件的一階微分,對應(yīng)的安全集合表示為; 步驟3.4,根據(jù)步驟3.2和步驟3.3的控制障礙函數(shù)條件,計算得到制導律約束矩陣不等式: ; 其中,,為約束系數(shù)矩陣,為約束向量。
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