广东海洋大学纪伟楠获国家专利权
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龙图腾网获悉广东海洋大学申请的专利无人船路径规划方法和装置、系统、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:CN119940673B 。
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:202510029809.5,技术领域涉及:G06Q10/047;该发明授权无人船路径规划方法和装置、系统、存储介质是由纪伟楠;郭磊;柯永福;罗朋;石丽梅设计研发完成,并于2025-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本无人船路径规划方法和装置、系统、存储介质在说明书摘要公布了:本发明公开一种无人船路径规划方法和装置、系统、存储介质,构建海上障碍物栅格地图,综合最短路径、障碍惩罚和平滑度的适应性函数技术;通过Tent‑Logistic‑Cosine混沌映射生成初始种群,计算初始适应度值;融入混合进化策略,在每次突变中保持种群的多样性,避免过早收敛;同时采用精确捕猎策略,增强算法全局搜索能力;结合速度优化策略,提升俯身冲刺阶段的探索效率。采用本发明的技术方案,能在复杂的海洋模拟环境中实现高效的路径规划,解决红尾鹰优化算法在路径规划中性能较差的问题。
本发明授权无人船路径规划方法和装置、系统、存储介质在权利要求书中公布了:1.一种无人船路径规划方法,其特征在于,包括: 步骤S1、根据无人船和障碍物,得到海上障碍物栅格地图; 步骤S2、根据海上障碍物栅格地图的最短路径、障碍惩罚和平滑度设计路径适应度函数; 步骤S3、采用Tent-Logistic-Cosine混沌映射策略生成红尾鹰算法的初始种群,并通过适应性函数计算出初始的最优个体与最优适应度值; 步骤S4、利用高空翱翔、低空盘旋阶段和俯身冲刺阶段对种群位置进行初步更新; 步骤S5、采用混合进化策略对已有的种群位置进行更新,并通过边界条件限制确定更新后的最优解; 步骤S6、通过精确捕猎阶段更新种群,并对比更新前后的最优解与最优位置,对红尾鹰种群进行调整; 步骤S7、采用速度优化策略调整每个候选解的探索速度来更新种群位置; 步骤S8、在每个策略或阶段执行结束后,都要进行一次边界条件限制与候选解更新判断;在达到最大迭代次数后,提取最优个体与最优适应度值,得到最短路径; 步骤S2中,两点间最短路径为: 其中,N是种群数,t是当前的迭代次数, 使用惩罚公式计算出无障碍路径, f2t=Ewidth·Eheight·nB 将上述两个公式结合,得到路径规划所使用的适应性函数, 其中,nB是路径上碰撞的障碍物,Ewidth是地图的宽度和Eheight是地图的高度, 使用路径平滑度函数消除路径中多余的转折点与曲折部分, 其中,f′s表示路径的一阶导数,表示路径上某点的斜率,f″s表示路径的二阶导数,表示路径的曲率,ω、ω为权重系数,用于调整路径函数中斜率和曲率的权重,M表示路径被划分成的线段总数,i表示路径中的不同线段; 步骤S6中,更新种群过程如下: RD=randn1,dim newpost=Xbest+HuntingForce·RD 其中,tmax为设置的最大迭代次数,t为当前迭代次数,RD表示为每个候选解生成的随机探索捕猎方向,Xnew为该策略更新后的候选解,HuntingForce是捕猎力度; 在更新过程中根据当前的迭代次数来调整捕猎力度, 其中,mod为一个函数,用于计算两个数相除的余数;ifmodt,10=0表示计算当前迭代次数t除以10的余数为0的情况,当余数等于0时,调整一次猎捕力度,即每10次迭代调整一次捕猎力度,其他情况下保持捕猎力度不变。
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