北京航空航天大学阚梓获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析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:CN119918194B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08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:202510412762.0,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析方法是由阚梓;姜运;李道春;邵浩原;姚卓尔;马凯;任润泽;向锦武设计研发完成,并于2025-04-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析方法在说明书摘要公布了:本发明涉及航空器飞行动力学技术领域,公开了一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析方法,包括:通过建立闭环非线性飞行动力学模型,结合仿真算法和飞行状态向量,能够精确模拟无人机的飞行状态并动态调整飞行路径。通过沿飞行状态的单位向量扩展径向网格和展向网格,生成高维状态包络,并利用多项式拟合提取隐函数形式的安全飞行边界,能够全面且准确地描述飞行器的安全飞行区域。本发明通过实时评估飞行状态与安全边界的关系,确保无人机始终保持在安全飞行区域内,有效提高了飞行控制的精度、稳定性和安全性,尤其在复杂环境中的应用,能够动态应对飞行过程中可能出现的各种变化,提升飞行器的自主飞行能力和安全性。
本发明授权一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析方法在权利要求书中公布了:1.一种可变形长航时无人机安全飞行边界分析方法,其特征在于,包括: 获取无人机飞行参数和操控输入量,根据所述无人机飞行参数和操控输入量建立闭环非线性飞行动力学模型,并根据所述闭环非线性飞行动力学模型,获取所述无人机的模拟飞行状态向量; 基于仿真算法和所述飞行状态向量之间的关系,确定所述无人机的飞行状态; 基于初始平衡点,沿所述无人机的飞行状态的单位向量方向扩展径向网格,并根据稳定性动态调整步长; 基于所述径向网格的可稳定边界点,扩展展向网格,并根据所述径向网格和展向网格,生成所述无人机的飞行状态的高纬状态包络; 基于仿真算法和所述飞行状态向量之间的关系,确定所述无人机的飞行状态时,包括: 基于所述飞行状态向量,应用仿真算法模拟所述无人机的飞行动态,所述飞行状态向量包括无人机的飞行位置、飞行速度、飞行角度和角速率; 基于所述飞行状态向量的仿真结果,实时模拟并更新所述无人机的飞行状态,其中所述飞行状态包括当前飞行器的稳定性、轨迹以及飞行器对控制输入的响应; 根据所述飞行状态的稳定性判定准则,判断当前飞行状态是否为稳定状态,其中,若所述飞行状态满足所述稳定性准则,则判定为安全飞行状态; 所述稳定性判定准则包括: 可稳定状态、临界可稳定状态和不稳定状态; 所述可稳定状态判定准则为: ∣xtf-xtarget∣≤∈ 其中,xtf为无人机的飞行状态,xtarget为目标平衡点,∈为允许的误差阈值; 所述临界可稳定状态判定准则为: T≤Tmax,xt∈D 其中,T为无人机飞行进入稳定振荡模态的时间点,Tmax为最大允许振荡时间,D为状态空间的定义域; 所述不稳定状态判定准则为: 根据所述高纬状态包络,基于多项式拟合,提取所述无人机的隐函数形式的安全飞行边界,并根据所述安全飞行边界,确定所述无人机的飞行状态是否为安全飞行状态; 其中,当所述无人机处于所述可稳定状态时,则根据所述无人机的飞行状态向量与预设飞行状态向量之间的向量差值,确定增长系数,并根据所述增长系数对所述步长进行增长,其中,所述增长系数范围为1.05-1.2;当所述无人机处于所述临界可稳定状态时,则根据所述无人机的飞行状态向量与预设飞行状态向量之间的向量差值,确定减小系数,并根据所述减小系数对所述步长进行减小,其中,所述减小系数范围为0.1-0.5;当所述无人机处于所述不稳定状态时,则不对所述步长进行调整。
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