山东师范大学李晓迪获国家专利权
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龙图腾网获悉山东师范大学申请的专利针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制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:CN120560342B 。
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:202511061577.8,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制方法及系统是由李晓迪;韩秀萍;谢翔;宋文豪;刘畅设计研发完成,并于2025-07-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制方法及系统在说明书摘要公布了:本公开提供了针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制方法及系统,涉及无人机控制技术领域,构建内、外环系统动力学模型;基于内、外环系统动力学模型以及随机脉冲注入的错误数据,建立在随机脉冲欺骗攻击下的内、外环误差方程;构建连续的外环控制器以及内环控制器,根据随机脉冲欺骗攻击的强度以及频率设计控制器增益,外环控制器对四旋翼无人机领导‑跟随任务执行连续控制,并下发期望控制量至内环控制器,内环控制器根据期望控制量对四旋翼无人机进行实际控制,当期望控制量和内环控制器的实际控制量之间的误差趋于0时,控制实现四旋翼无人机的领导‑跟随任务。本公开能够使四旋翼无人机在进行领导‑跟随任务时抵御随机脉冲欺骗攻击。
本发明授权针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.针对随机脉冲欺骗攻击的四旋翼无人机的控制方法,其特征在于,包括: 根据四旋翼无人机的运动特性以及运动数据,分别构建外环系统动力学模型以及内环系统动力学模型; 基于外环系统动力学模型、领导者和跟随者的位置信息,构建外环位置误差方程,根据外环位置误差方程以及随机脉冲注入的错误数据,建立在随机脉冲欺骗攻击下的外环误差方程; 基于内环系统动力学模型、领导者和跟随者的位置信息,构建内环位置误差方程,根据内环位置误差方程以及随机脉冲注入的错误数据,建立在随机脉冲欺骗攻击下的内环误差方程; 基于外环误差方程以及内环误差方程构建连续的外环控制器以及内环控制器,并根据随机脉冲欺骗攻击的强度以及频率设计控制器增益,外环控制器对四旋翼无人机领导-跟随任务执行连续控制,并下发期望控制量至内环控制器,内环控制器根据期望控制量对四旋翼无人机进行实际控制,当期望控制量和内环控制器的实际控制量之间的误差趋于0时,控制实现四旋翼无人机的领导-跟随任务; 根据连续动态的信息,引入含有可设计控制增益的连续外环控制器以及内环控制器,根据随机脉冲欺骗攻击的频率以及强度,对两个控制器的控制增益进行设计,建立内环系统与外环系统的联系,根据四旋翼无人机的动力学方程,当外环系统理想的线速度和内环系统实际的线速度误差趋于0,外环系统理想的偏航角速度和内环系统实际的偏航角速度误差趋于0时,外环系统的控制的任务顺利执行; 设计四旋翼无人机的外环控制器,根据外环误差方程和运动学模型,采用状态反馈控制器对四旋翼无人机进行反馈控制;具体步骤为: 根据领导者无人机的线速度信息、领导者无人机和跟随者无人机的横坐标的误差、纵坐标的误差、线速度和轴夹角的误差信息,设计如下形式的控制器: 其中,是控制器的增益,该控制器能够保证外环控制的有效性;表示领导者和跟随者横坐标的误差,表示领导者和跟随者纵坐标的误差,表示领导者线速度和轴夹角和跟随者线速度和轴夹角的误差;表示跟随者的线速度,表示领导者的线速度,表示跟随者的角速度,表示领导者的角速度;表示无人机距离参数,其中和表示控制器的控制输出量; 根据随机脉冲欺骗攻击的强度以及频率,设计状态反馈控制器增益,使其能够抵抗随机脉冲欺骗攻击;考虑到脉冲攻击环境,假设脉冲发生时间的集合为S,且脉冲时间间隔的长度满足参数为泊松分布,脉冲强度参数为; 根据设计的控制器增益的信息,随机脉冲欺骗攻击的强度和频率的信息,可以对增益进行如下设计: 设计四旋翼无人机内环控制器,根据内环误差方程和运动学模型,同样采用状态反馈控制器对四旋翼无人机进行反馈控制,具体步骤为: 根据四旋翼无人机发布的期望姿态信息和当前姿态信息,利用Lyapunov反步法设计如下形式的控制器: 其中是内环控制器的增益,该控制器能够保证内环控制的有效性; 其次,根据设计的控制器增益的信息,随机脉冲欺骗攻击的强度和频率的信息,可以对增益进行如下设计: 。
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