山东大学郭晶晶获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利基于空地协同的无人机回收路径自适应规划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:CN121325929B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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:202511870490.5,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权基于空地协同的无人机回收路径自适应规划方法及系统是由郭晶晶;刘允刚;满永超;王媛设计研发完成,并于2025-12-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于空地协同的无人机回收路径自适应规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了基于空地协同的无人机回收路径自适应规划方法及系统,涉及机器人运动规划技术领域,包括:构建任务环境的三维栅格地图,获取无人机和无人车的位置以及无人机最大飞行距离;基于无人机和无人车的位置以及无人机最大飞行距离,确定无人机和无人车在回收任务中的责任分配,得到最佳无人机回收方案;依据最佳无人机回收方案,选择相应路径规划模式,并基于无人机和无人车位置确定路径规划的起点、终点以及搜索空间的维度;根据选择的路径规划模式,执行路径规划算法,生成最终的回收路径;本发明通过空地协同决策与跨维度双向联合路径规划算法,实现了电量约束下的无人机安全高效回收,显著提升了任务成功率和系统协同效率。
本发明授权基于空地协同的无人机回收路径自适应规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.基于空地协同的无人机回收路径自适应规划方法,其特征在于,包括: 构建任务环境的三维栅格地图,获取无人机和无人车的位置以及无人机最大飞行距离; 基于无人机和无人车的位置以及无人机最大飞行距离,确定无人机和无人车在回收任务中的责任分配,得到最佳无人机回收方案,具体是从三种无人机回收方案中选择最佳方案:Ego回收方案:无人机独自承担回收责任,无人机自行导航至无人车着陆平台并降落,整个回收过程中无人车的任务不受任何影响;SemiAid回收方案:无人机和无人车分别承担部分回收责任,无人车暂停其正在执行的任务,与无人机相向而行,在最佳会合点的引导下,无人机降落到无人车着陆平台上完成回收任务,而后无人车返回其原任务区域继续执行其任务;FullAid回收方案:无人车承担主要回收责任,无人机开启省电模式或暂时降落,原地等待无人车接应,无人车则暂停其正在执行的任务,前往无人机所在位置辅助无人机完成降落; 所述从三种无人机回收方案中选择最佳方案,用公式表示为: 其中,均为正常数,分别表示自定义的安全阈值和距离系数,表示无人机和无人车之间的距离,为无人机最大飞行距离; 依据最佳无人机回收方案,选择相应路径规划模式,并基于无人机和无人车位置确定路径规划的起点、终点以及搜索空间的维度,具体是从单向路径规划模式和双向路径规划模式中选择,并依据选择的模式,确定路径规划的起点、终点以及搜索空间的维度,具体方案为: Ego回收方案,选择单向路径规划模式,起点为无人机位置,终点为无人车位置,搜索空间为三维; SemiAid回收方案,选择双向路径规划模式,前向搜索起点为无人机位置,搜索空间为三维,后向搜索起点为无人车位置,搜索空间为二维,终点在搜索过程中多方面因素确定的最佳会合点; FullAid回收方案,选择单向路径规划模式,起点为无人车位置,终点为无人机在无人车所在平面上的投影位置,搜索空间为二维; 所述SemiAid回收方案的具体步骤为: 步骤1:初始化前向搜索和后向搜索的开放列表、闭合列表和初始节点; 步骤2:构建三维空间节点增量向量和二维空间节点增量向量; 步骤3:基于前向搜索起点和后向搜索起点,构建初始椭圆扩展约束,限制节点在水平方向上的扩展范围; 步骤4:若前向搜索已结束,则执行步骤7,否则,提取前向开放列表中综合代价最小的节点为当前节点,并基于无人机最大飞行距离构造前向候选会合点集合; 步骤5:若当前节点坐标与后向搜索起点坐标一致,则结束前向搜索过程,否则基于当前节点和三维空间节点增量向量构建新的待扩展节点,计算有效待扩展节点的实际代价、启发式代价和综合代价,并将其插入开放列表; 步骤6:若前向开放列表为空,则在最大搜索范围内适度增加椭圆大小,若当前搜索范围已触及最大搜索范围边界,结束前向搜索过程; 步骤7:若后向搜索已结束但前向搜索未结束,则执行步骤10;若后向搜索和前向搜索均已结束,则执行步骤11;否则,提取后向开放列表中综合代价最小的节点为当前节点,构造后向候选会合点集合; 步骤8:若当前节点坐标与前向搜索起点二维投影坐标一致,则结束后向搜索过程,否则基于当前节点和二维空间节点增量向量构建新的待扩展节点,计算有效待扩展节点的实际代价、启发式代价和综合代价,并将其插入开放列表; 步骤9:若后向开放列表为空,则在最大搜索范围内适度增加椭圆大小,若当前椭圆已触及最大搜索范围边界,结束后向搜索过程; 步骤10:基于前向搜索和后向搜索的状态以及候选会合点集合大小,尝试计算前向候选会合点集合和后向候选会合点集合交集,寻找最佳会合点,若找到最佳会合点,则执行步骤11,否则,执行步骤4; 步骤11:若未找到最佳汇合点,则切换为FullAid回收方案;否则,通过前向搜索节点回溯和后向搜索节点回:溯得到无人机和无人车的安全行进路径,算法结束; 根据选择的路径规划模式,执行路径规划算法,生成最终的回收路径; 其中,所述责任分配为回收方案中无人机和无人车分别承担部分回收责任时,采用跨维度双向联合路径规划算法,生成路径距离约束下无人机和无人车安全行进路径。
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