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南京航空航天大学羊钊获国家专利权

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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估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:CN119007503B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25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:202410265871.X,技术领域涉及:G08G5/80;该发明授权一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估方法是由羊钊;王艳;李娜;朱仁伟;杨晓方;胡锦标;张颖;王兵设计研发完成,并于2024-03-08向国家知识产权局提交的专利申请。

一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估方法,包括:采集多种类型的无人机真实轨迹数据,生成轨迹时间序列切片;根据非合作无人机与合作无人机在未来某时刻的预测信息,以及设定的保护区范围进行冲突识别;对有冲突的点对组合进行模拟仿真,生成蒙特卡洛仿真样本;评估非合作无人机入侵合作无人机的危险行为发生的可能性和严重程度,确定风险评估指标并进行评级;对非合作无人机入侵合作无人机的场景进行冲突风险评估及等级计算。本发明方法可对非合作无人机与单架无人机的冲突场景进行风险评估并量化冲突风险等级,从而提供更精准的报警信息。

本发明授权一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估方法在权利要求书中公布了:1.一种非合作无人机入侵合作无人机的冲突风险评估方法,其特征在于,步骤如下: 1采集多种类型的无人机真实轨迹数据,并进行轨迹数据处理与分割,生成轨迹时间序列切片; 2根据非合作无人机与合作无人机在未来某时刻的预测信息,以及设定的保护区范围进行冲突识别; 3基于步骤2中的冲突识别结果,对有冲突的点对组合进行模拟仿真,生成蒙特卡洛仿真样本; 4基于步骤3中生成的仿真样本,评估非合作无人机入侵合作无人机的危险行为发生的可能性和严重程度,确定风险评估指标并进行评级; 5基于步骤4中确定的风险评估指标,对非合作无人机入侵合作无人机的场景进行冲突风险评估及等级计算; 所述步骤2的具体过程如下: 21判断未来某时刻非合作无人机的预测位置与合作无人机的冲突保护区的相对位置关系; 211定义合作无人机的冲突保护区和碰撞保护区; 以未来某时刻合作无人机的预测位置作为保护区水平及垂直方向的中点,考虑冲突及碰撞两个过程,设置冲突保护区和碰撞保护区形状为圆柱体,碰撞保护区外扩形成冲突保护区;碰撞保护区的尺寸计算公式如下: 式中,h为碰撞保护区圆柱体的高度,r为碰撞保护区圆柱体的半径,hu为无人机外形尺寸的高度,ru为无人机水平尺寸最大值的二分之一,Gy与Gh分别为无人机在GPS模式下垂直和水平方向的悬停精度;冲突保护区的圆柱体高度Dver和半径Dhor在碰撞保护区的圆柱体高度和半径的基础上按一定比例扩大; 212判断无人机的冲突间隔; 判断作为质点的无人机B在第t时刻的三维位置坐标预测值在水平、垂直方向上是否均位于合作无人机A的冲突保护区内,若是,则下面公式3、4同时成立,无人机A与无人机B发生冲突,具体判断公式如下: |Pzi-coo-Pzi-non|<Dver4 式中,Pxi-coo、Pyi-coo、Pzi-coo分别为合作无人机在水平方向的x坐标、水平方向的y坐标和垂直方向的z坐标,Pxi-non、Pyi-non、Pzi-non分别为非合作无人机在水平方向上的x坐标、水平方向的y坐标和垂直方向上的z坐标; 若公式3、4均不成立,则无人机A与无人机B不发生冲突;若公式3、4中仅一个成立,则进入步骤22; 22基于步骤21的判断结果,若公式3、4非同时满足,则进一步结合非合作无人机在未来时刻的预测飞行意图进行冲突识别;其中,将未来某时刻至下一时刻时间段内的飞行意图表征为三个方面,包括水平飞行行为、纵向飞行行为和加速度情况;水平飞行行为具体为两相邻时刻之间的航向角区间,以90°为间隔划分为四个区间;纵向飞行行为具体为两相邻时刻之间的俯仰角区间,包括下降,爬升及平飞三个区间;加速度情况由两相邻时刻之间加速、匀速和减速三种情况组成;若第t时刻下非合作无人机B的三维位置坐标预测值仅在水平或垂直方向位于合作无人机A的冲突保护区内,且另一个方向两者间的距离小于无人机单个步长下以最大速度运行的飞行距离,则判断非合作无人机B在对应方向的飞行行为区间与合作无人机A位于相同区间的概率是否超过预定阈值,若超过,则表示第t时刻非合作无人机B与合作无人机A预测轨迹具有冲突风险;若未超过,则合作无人机A与非合作无人机B不发生冲突; 23基于步骤21、步骤22中的结果得到第t时刻非合作无人机与合作无人机冲突行为的预测标签;同时,非合作无人机在第t时刻的真实位置与合作无人机真实轨迹坐标的水平及垂直方向的相对距离小于等于设置的冲突保护区距离时,得到冲突事件的真实标签为是,否则为否; 24进行冲突识别结果有效性评价; 241冲突识别精度计算; 冲突识别精度为预测正确的样本数量占总样本数的比例Acc,具体计算公式如下: 式中,yl、yl'分别为样本l的真实标签和预测标签,n为预测样本数量; 242冲突识别查准率和查全率计算; 在非合作无人机入侵场景的冲突识别中,查准率和查全率具体计算公式如下: 式中,R为识别查全率,P为识别查准率; 243冲突识别综合评价指标计算; 通过平衡因子α表征识别任务对查准率P和查全率R的侧重程度,α>1时,侧重于查全率R;α<1时,侧重于查准率P;将P和R综合为一个评价指标Fα,具体计算公式如下: 设置综合评价指标的阈值为Fα *,当FαFα *时,进入步骤3;否则,返回步骤1。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人南京航空航天大学,其通讯地址为:213300 江苏省常州市溧阳市滨河东路29号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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