自然资源部第一海洋研究所;中国石油大学(华东)于文灏获国家专利权
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龙图腾网获悉自然资源部第一海洋研究所;中国石油大学(华东)申请的专利一种高速无人船安全运动实时决策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:CN120370959B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02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:202510863753.3,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种高速无人船安全运动实时决策方法是由于文灏;金久才;刘德庆;丁硕;李立刚设计研发完成,并于2025-06-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高速无人船安全运动实时决策方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高速无人船安全运动实时决策方法,涉及无人船运动规划技术领域,包括基于表征无人船航行状态的傅汝德数,设计随傅汝德数变化而自适应调整的预设性能函数;根据无人船运动偏差值设计高阶障碍李雅普诺夫函数,并利用反步法设计无人船高速运动标称制导律;根据无人船实时探测到的障碍物的位置和速度,构建保证避障安全的高阶控制障碍函数条件;以高阶控制障碍函数条件作为安全约束,并集成无人船系统驱动饱和约束,以最小化优化后制导律与标称制导律的偏差为优化目标,实时建立二次规划问题并求解,输出作用于无人船控制系统的实时制导指令。本发明有效保障高速无人船在复杂动态环境下的航行安全。
本发明授权一种高速无人船安全运动实时决策方法在权利要求书中公布了:1.一种高速无人船安全运动实时决策方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1,基于表征无人船航行状态的傅汝德数,设计随傅汝德数变化而自适应调整的预设性能函数; 步骤2,在步骤1所述预设性能函数的基础上,根据无人船运动偏差值设计高阶障碍李雅普诺夫函数,并利用反步法设计无人船高速运动标称制导律; 步骤3,根据无人船实时探测到的障碍物的位置和速度,构建保证避障安全的高阶控制障碍函数条件; 步骤4,以步骤3所述高阶控制障碍函数条件作为安全约束,并集成无人船系统驱动饱和约束,以最小化优化后制导律与步骤2中标称制导律的偏差为优化目标,实时建立二次规划问题并求解,输出作用于无人船控制系统的实时制导指令,作为所述高速无人船的安全运动决策; 所述步骤2具体包括: 步骤2.1,将无人船运动误差限定在预设性能函数范围内; 步骤2.2,构造四阶正切型障碍李雅普诺夫函数: ; 步骤2.3,对求导得到误差动力学方程: ; 步骤2.4,设计控制参数确保,反解得到无人船运动标称制导律; 所述步骤3具体包括: 步骤3.1,基于无人船实时运动信息和探测的障碍物信息,选择控制障碍函数并定义安全集合: ; 其中,为与船速正相关的动态安全距离,和分别为无人船和障碍物的位置; 步骤3.2,针对无人船纵荡速度,构建一阶控制障碍函数条件: ; 其中,为类函数,,为的一阶微分,对应的安全集合表示为; 步骤3.3,在步骤3.2得到的一阶控制障碍函数条件基础上,针对无人船艏摇角速度构建二阶控制障碍函数条件: ; 其中,为类函数,为一阶控制障碍函数条件的一阶微分,对应的安全集合表示为; 步骤3.4,根据步骤3.2和步骤3.3的控制障碍函数条件,计算得到制导律约束矩阵不等式: ; 其中,,为约束系数矩阵,为约束向量。
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