东北大学;上海交通大学刘腾飞获国家专利权
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龙图腾网获悉东北大学;上海交通大学申请的专利一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制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:CN120848587B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30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:202511114638.2,技术领域涉及:G05D1/695;该发明授权一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制方法是由刘腾飞;温惠钞;李沅武;吴思;丁进良;谢威;张卫东设计研发完成,并于2025-08-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制方法在说明书摘要公布了:本发明属于无人机控制技术领域,涉及一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制方法,该方法包括:确定单个无人机识别地面的宽度W_ground和长度H_ground;根据W_ground和H_ground确定不同编队类型的无人机组搜寻总宽度W_searchii以及各无人机间距;根据W_searchii和H_ground分别确定搜寻区域;根据每个编队类型的无人机组搜寻区域分别确定搜寻路径;基于MPC控制器根据搜寻路径确定无人机组中领航者在每个时刻的最优控制输入;将无人机组中领航者在每个时刻的最优控制输入作为CBF控制器的输入,结合安全约束,在避免碰撞的同时控制无人机组中领航者和跟随者的空间位置,实现协同搜寻。其有益效果是,在控制无人机组实现协同搜寻的基础上,避免无人机发生碰撞。
本发明授权一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于MPC与CBF的无人机编队协同搜寻与安全控制方法,其特征在于,包括: 确定单个无人机识别地面的宽度和长度; 根据和确定不同编队类型的无人机组搜寻总宽度以及各无人机间距,其中,i∈R,用以区分不同编队类型; 根据和分别确定搜寻区域; 根据每个编队类型的无人机组搜寻区域分别确定搜寻路径; 基于MPC控制器根据搜寻路径确定无人机组中领航者在每个时刻的最优控制输入; 将无人机组中领航者在每个时刻的最优控制输入作为CBF控制器的输入,结合安全约束,在避免碰撞的同时控制无人机组中领航者和跟随者的空间位置,实现协同搜寻,具体包括: 定义某架无人机当前位置为,根据MPC控制器的最优控制输入得到标称控制器速度为,障碍物位置为,无人机与障碍物保持的安全距离为r; 定义安全集C,保证无人机与障碍物之间的距离始终大于等于r: ; 控制障碍函数为: ; 要约束系统状态始终在安全集内,则需要满足如下CBF条件: ; 其中,是,取,,h为控制障碍函数,为控制障碍函数对时间的导数; 求解上式得: ; 得到如下优化问题: min; s.t.; 求解优化问题得到无人机控制输入。
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