南京航空航天大学甘意娜获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机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:CN119717844B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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:202411786165.6,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机路径规划方法是由甘意娜;汪飞;时晨光;吴俊卿设计研发完成,并于2024-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机路径规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机路径规划方法,包括:对高程地形图进行降采样处理,计算整个高程地形图的高程代价矩阵;使用雷达全向探测技术探测周围环境的动态威胁目标,并获取威胁目标速度、方向和位置信息,对动态威胁目标进行功率分配;根据动态威胁目标信息,无人机采用改进的A*算法进行飞行路径规划,得到无人机在高程地形图上的原始路径,将该原始路径保存为一系列三维离散路径点;采用三次样条曲线拟合算法对得到的一系列三维离散路径点进行平滑处理,使其更符合实际飞行轨迹。本发明有效解决了一定条件下动态威胁目标规避难的问题,提升了无人机路径规划的效率与安全性。
本发明授权一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机路径规划方法在权利要求书中公布了:1.一种基于雷达全向探测和改进A*算法的无人机路径规划方法,其特征在于,包括: S1、对高程地形图进行降采样处理,计算整个高程地形图的高程代价矩阵;高程代价矩阵用于确定高程地形图上无人机向指定方向任意一点飞行的高程差代价;包括以下步骤: 步骤1、假设高程地形图的高程矩阵为,其中表示高程地形图划分的栅格数,首先令基础矩阵等于; 步骤2、然后按照以下公式扩展,在的四周延拓1阶,赋值为,即把飞行路径超出高程地形图的高程设为无穷大,将无人机限制在高程地形图内飞行,超出高程地形图的部分设为禁飞区;扩展后的矩阵表示为: ; 其中,矩阵内的元素表示高程地形图上每个栅格点的海拔高度; 步骤3、定义无人机在高程地形图由起点飞往终点的过程中,在每个二维平面栅格点上,都能向前后、左右以及对角线8个方向飞行,计算无人机沿第个方向飞行的高程代价矩阵为,其中是矩阵和矩阵的重叠矩阵,确定高程地形图上无人机向指定方向任意一点飞行的高程差代价; S2、使用雷达全向探测技术探测周围环境的动态威胁目标,并获取威胁目标速度、方向和位置信息,对动态威胁目标进行功率分配; S3、根据步骤S2获取的动态威胁目标信息,无人机采用改进的A*算法进行飞行路径规划,得到无人机在高程地形图上的原始路径,将该原始路径保存为一系列三维离散路径点;包括以下步骤: 步骤1、输入无人机在高程地形图的起点网格坐标位置、终点网格坐标位置以及无人机飞行速度; 步骤2、创建OPEN表为和CLOSE表为;在每一步的搜索中,计算当前节点的损失函数,其中是已经走过的路程的成本、为当前节点到终点的距离,为节点数;当前节点的高度大于上一节点的高度时,即,已经走过的路程的成本为,否则,其中,、分别表示无人机向方向和方向飞行时的路程差; 步骤3、当不为空时,找到中损失函数最小的点,将该点设为当前节点,并从中移除,如果当前节点等于,返回由生成的路径,否则将当前节点加入; 步骤4、计算当前节点前后、左右以及对角线8个方向的邻近点,比较其损失函数和高程代价矩阵Ck,若邻近点既没有障碍物也不在禁飞区,即该邻近点有效,则判断邻近点是否在中,如果邻近点已在中,检查是否有更小的值,如果有,更新中的邻近点,否则将邻近点加入中; 步骤5、循环执行步骤3和步骤4,直到找到或为空为止; S4、采用三次样条曲线拟合算法对得到的一系列三维离散路径点进行平滑处理,使其更符合实际飞行轨迹。
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