上海交通大学王幸获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法及系统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:CN119292282B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09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:202411644359.2,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法及系统是由王幸;王健;高睿;梁晓锋;易宏设计研发完成,并于2024-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法及系统,属于无人船路径规划避障领域。包括步骤S1:对无人船海洋环境的外部干扰进行不确定性进行建模与处理;步骤S2:根据无人船实时状态与海洋环境变化构建双模式控制策略并引入协同逐次线性化方法;步骤S3:合理优化无人船路径规划参数矩阵中各元素的权重;设计无人船路径规划的成本函数;步骤S4:构建无人船实际执行任务中海洋任务场景相符的仿真环境,详细记录整个过程中的路径轨迹、航行时间、控制输入序列关键信息,分析仿真结果,验证有效性。本发明提供的技术方案有效解决了技术中存在的不能准确和高效进行无人船路径规划避障的问题。
本发明授权基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于融合模型预测控制的无人船路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:对无人船海洋环境的外部干扰进行不确定性进行建模与处理,定义干扰界参数,考虑外部干扰在一定概率水平下的最大可能取值范围,优化不确定扰动集计算,确定外部干扰对无人船状态影响范围,使无人船路径规划全面考虑不确定性; 步骤S2:根据无人船实时状态与海洋环境变化构建双模式控制策略,在安全区域采用简单控制策略确保稳定航行,超出安全区域则求解优化问题获取最优控制输入以应对复杂情况;同时引入协同逐次线性化方法,降低动力学模型计算复杂度,在不同控制模式下进一步基于线性时变模型进行优化求解; 步骤S3:依据无人船执行任务的需求、所处海洋环境的状况以及自身资源条件,动态地对系统性能与鲁棒性进行平衡,根据海洋环境复杂程度以及任务类型,合理优化无人船路径规划参数矩阵中各元素的权重;设计无人船路径规划的成本函数,通过合理确定惩罚系数参数取值范围,在不同的海洋环境和任务场景下,调整成本函数中各项参数,保证无人船路径规划在性能与鲁棒性之间平衡; 步骤S4:构建无人船实际执行任务中海洋任务场景相符的仿真环境,通过执行路径规划获取详细结果;在场景设置环节,全面考虑任务相关要素,执行路径规划过程中,运用融合改进后的方法,在每个采样时刻,依据前期构建的不确定性模型评估当前风浪流干扰对无人船状态的影响,然后借助优化的控制策略确定控制输入,通过无人船动力学模型更新状态,并详细记录整个过程中的路径轨迹、航行时间、控制输入序列关键信息,分析仿真结果,验证有效性。
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