中国运载火箭技术研究院陈子康获国家专利权
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龙图腾网获悉中国运载火箭技术研究院申请的专利飞行器的轨迹设计方法、计算机程序产品及可读存储介质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:CN119668279B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28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:202411674684.3,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权飞行器的轨迹设计方法、计算机程序产品及可读存储介质是由陈子康;丁嘉元;王宁宇;李争学;王子安;李悦;白音;施沛瑶;赵煊;曾星星;张雨蒙;秦云鹏;张静;杨旸;陈海鹏设计研发完成,并于2024-11-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本飞行器的轨迹设计方法、计算机程序产品及可读存储介质在说明书摘要公布了:飞行器的轨迹设计方法、计算机程序产品及可读存储介质,涉及飞行器轨迹设计领域,基于飞行器针对风险区风险程度的测量数据,并根据自身动力学模型、飞行器气动性能、发动机能力等参数选取合适的航路点,并通过引入开关函数,根据飞行器是否位于风险区中动态调整目标函数,使得飞行器在低风险区按照燃料最优进行轨迹规划,而在高风险区则兼顾燃料与时间最优,以得到飞行器安全与航程能力的帕累托最优解,并通过序列凸优化方法实现快速轨迹规划。通过该方法,可以增强飞行器对于风险区域的适应能力,提高飞行器安全性,增加飞行任务目标实现概率,提升飞行器总体性能。
本发明授权飞行器的轨迹设计方法、计算机程序产品及可读存储介质在权利要求书中公布了:1.一种飞行器的轨迹设计方法,其特征在于,包括: S1:考虑空域环境结构与多目标问题,确定轨迹规划问题; S2:将考虑了空域环境结构与多目标问题的轨迹规划问题抽象为多目标连续最优控制问题,引入航路点,再将多目标连续最优控制问题转化为多目标混合整数最优控制问题; S3:基于飞行器的初始与终端状态设计初始参考轨迹; S4:对多目标混合整数最优控制问题采用二阶Gauss-Lobatta直接配点法,转化为多目标混合整数非线性规划问题; S5:对多目标混合整数非线性规划问题进行线性化处理,得到多目标混合整数线性规划问题;将风险区的风险程度抽象为空域环境结构,根据空域环境结构进行航路点决策,根据航路点和空域环境结构选择先验偏好策略,将多目标混合整数线性规划问题转化为单目标混合整数线性规划问题; S6:针对得到的单目标整数线性规划问题利用分支定界法进行求解,得到参考轨迹附近的最优轨迹; S7:根据初始参考轨迹和最优轨迹的状态量差值,获得状态量求解误差;如果状态量求解误差超过误差容限,则将当前最优轨迹设置为参考轨迹; S8:重复步骤S6-S7,迭代循环直到状态量满足误差容限,输出最优的参考轨迹为4D轨迹规划初始参考轨迹; S9:将4D轨迹规划初始参考轨迹中的航路点决策集作为轨迹规划的路径约束,将混合整数最优控制问题转化为不含整数变量的最优控制问题; S10:对不含整数变量的最优控制问题采用二阶Gauss-Lobatta直接配点法,转化为非线性规划问题; S11:对非线性规划问题,在参考轨迹附近采用一阶泰勒展开进行线性化处理,转化为线性规划问题; S12:求解简化后的线性规划问题,得到最优控制量与动力学模型下的最优状态量; S13:若最优状态量与4D轨迹规划初始参考轨迹之间的误差超过误差容限,则将当前最优控制量与最优状态量输出为新的4D轨迹规划初始参考轨迹; S14:重复步骤S12-S13,迭代循环直到状态量满足误差容限,输出4D轨迹规划初始参考轨迹作为规划轨迹,并将规划轨迹作为后续实时轨迹规划的参考轨迹; S15:根据飞行器的位置确定风险区变化,根据风险区变化确认是否更新空域环境结构,如果空域结构与航路点决策未发生改变则无需更新轨迹,若空域环境结构更新则根据新的空域环境结构更新先验偏好策略以指导航路点决策,即转至步S2,重新迭代求解轨迹;如此不断实时更新规划轨迹直至飞行器飞抵目标点。
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