云南民族大学唐嘉宁获国家专利权
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龙图腾网获悉云南民族大学申请的专利一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法及装置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:CN119356362B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12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:202411485602.0,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法及装置是由唐嘉宁;赵毅;赵一帆;赵莉;陈云浩;马孟星设计研发完成,并于2024-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法及装置在说明书摘要公布了:本申请公开了一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法及装置,具体涉及无人机轨迹优化的领域。包括:获取飞行场景的深度图像,基于深度图像建立体素地图;对深度图像中的障碍物进行识别,确定障碍物的位置;生成无人机的初始轨迹,并对初始轨迹进行参数化,确定初始轨迹的控制点;将初始轨迹与障碍物相交的部分作为碰撞段,并将碰撞段内的全部控制点组成碰撞集;利用A*在体素地图中找到替换路径;在替换路径中寻找碰撞集中每个控制点对应的路径点进行替换,得到初始避障轨迹;采用优化算法对轨迹进行优化,得到避障轨迹。解决了现有技术中存在的计算资源需求高的问题。
本发明授权一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于视觉辅助B样条轨迹优化的无人机动态环境实时避障方法,其特征在于,包括: 获取飞行场景的深度图像,基于所述深度图像建立体素地图; 对所述深度图像中的障碍物进行识别,确定所述障碍物的位置; 生成无人机的初始轨迹,并使用B样条函数对所述初始轨迹进行参数化,确定所述初始轨迹的控制点; 将所述初始轨迹与所述障碍物相交的部分作为碰撞段,并将所述碰撞段内的全部控制点组成碰撞集; 利用A*在所述体素地图中找到替换路径; 在所述替换路径中寻找所述碰撞集中每个控制点对应的路径点进行替换,得到初始避障轨迹; 将最小化总代价函数作为目标函数,安全距离作为约束条件,采用优化算法对所述轨迹进行优化,得到避障轨迹; 所述障碍物包括静态障碍物和动态障碍物,在所述确定所述障碍物的位置之后,所述方法还包括: 根据所述障碍物的位置对所述障碍物进行状态估计,得到所述障碍物的当前速度; 基于所述障碍物的当前速度和预设速度阈值,去除所述静态障碍物,得到动态障碍物; 所述总代价函数的计算公式为: 其中,为安全性代价函数、为平滑性代价函数,为动态障碍物代价函数; 所述安全性代价函数为: 式中,是时间步长,的取值范围为,Vi、Ai分别为控制点的速度、加速度,为二范数,为单位归一化因子; 所述动态障碍物代价函数为: 其中,为安全距离,当碰撞控制点位于动态障碍物的活动区域时, 式中,D为碰撞控制点与动态障碍物的活动区域的边界线垂直线的交点,F为动态障碍物的当前位置; 以障碍物的当前位置O为圆心,获取预设半径为r的圆形区域,当碰撞控制点位于圆形区域内时, ; 所述动态障碍物的活动区域的获取方法包括: 利用线性预测模型,基于动态障碍物的当前速度和位置预测动态障碍物在未来多个时间步长内的位置,得到多个预测点,将动态障碍物的当前位置和最后一个预测点连接形成动态障碍物的活动区域。
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