上海船舶运输科学研究所有限公司;上海海事大学;中远海运科技股份有限公司梅骁峻获国家专利权
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龙图腾网获悉上海船舶运输科学研究所有限公司;上海海事大学;中远海运科技股份有限公司申请的专利一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法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:CN115016466B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-14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:202210536357.6,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法是由梅骁峻;韩德志;吴中岱;王骏翔;郭磊;胡蓉;韩冰;徐一言;杨珉;朱宇设计研发完成,并于2022-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法,包含:S1、构建包含运动模型及观测模型的水面自主航行器的系统模型;S2、推导得到水面自主航行器相对目标之间的最优几何关系;S3、针对1个或2个水面自主航行器通过栅格化区域方式,或针对3个水面自主航行器通过定位技术获取目标先验位置信息;S4、利用蒙特卡洛策略粒子化非线性非高斯测距噪声并构建目标函数闭环表达式;S5、结合非线性动态规划算法对目标函数进行求解获取最优路径。其优点是:解决了目标位置先验信息未知且存在非线性非高斯噪声情况下,无法得到目标函数的闭环表达式,进而导致无法求解定位误差最小的水面航行器最优路径规划问题。
本发明授权一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种目标定位误差最小的水面自主航行器最优路径规划方法,其特征在于,包含以下步骤: S1、构建包含运动模型及观测模型的水面自主航行器的系统模型; S2、推导得到水面自主航行器相对目标之间的最优几何关系; S3、针对1个或2个水面自主航行器通过栅格化区域方式,或针对3个水面自主航行器通过定位技术获取目标先验位置信息; S4、利用蒙特卡洛策略粒子化非线性非高斯测距噪声并构建目标函数闭环表达式,其中: S41、为使定位估计误差最小,引入参数估计理论中的克劳美罗下界构造函数,在t时刻对应的费雪信息矩阵为: 其中,Bt表示目标在t时刻位置;表示第i个水面自主航行器即ASVs在t时刻的位置;表示第i个ASVs在t时刻收到目标的信号功率值;φit表示此刻第i个ASVs的方位角信息;表示在t时刻第i个ASVs与目标的距离;表示路径损耗因子; 利用蒙特卡洛策略,粒子化非线性非高斯噪声,则式1为: 其中, 表示对应一阶梯度;式4为利用蒙特卡洛策略粒子化非线性非高斯噪声操作; 其中,引入噪声污染因子β,其取值范围为[0,1,则对应非高斯噪声的概率分布pη可表示为: pη=1-βΩη;0,σ2+βΦη5其中,Ωη;0,σ2表示高斯概率分布;Φη表示为非高斯的异常噪声的概率分布; S42、对于ASVs来说,为使目标定位误差最小,最大化费雪信息矩阵的行列式,即: 其中, 对式6进行对数操作,则目标函数为: 以角速度为变量,对于ASVs的最优路径,相应需要求解的每一时刻参数则是对应的角速度,即: 其中,ri*t=1:M表示对应1至M时间段内第i个ASVs的最优角速度;c表示对应约束; S43、当仅有1个ASVs时,考虑不确定区域中网格所有交点为k,最大化不确定区域中最坏的情况,结合网格中所有的交点集合,根据式8的优化方程,则仅有1个ASVs的目标函数为: S44、当有2个ASVs时,考虑不确定区域中网格所有交点为k,最大化不确定区域中最坏的情况,结合网格中所有的交点集合,根据式8的优化方程,则有2个ASVs的目标函数为: S45、当有3个ASVs时,对应目标函数为 S5、结合非线性动态规划算法对目标函数进行求解获取最优路径。
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