华路易云科技有限公司马旭光获国家专利权
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龙图腾网获悉华路易云科技有限公司申请的专利一种基于环境感知的无人机自适应避障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:CN121764161B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05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:202610252861.1,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种基于环境感知的无人机自适应避障控制方法及系统是由马旭光;赵新勇;赵楚晨;顾惠楠;周文设计研发完成,并于2026-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于环境感知的无人机自适应避障控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及无人机飞行控制技术领域,公开了一种基于环境感知的无人机自适应避障控制方法及系统,其中,方法包括:获取环境感知数据与飞行状态数据;构建细长障碍物参数模型;构建等效危险体积场和斥力势能场;生成可控风险势场;生成避障控制量与参考轨迹;对势场参数进行在线自整定;生成最终飞控控制指令。相较于现有技术中,尤其是在电网巡检、林区低空飞行等存在大量电线、树枝、藤蔓等细长型障碍物的环境条件下,无法将细长型障碍物有效转化为可参与飞控计算的安全控制距离的技术问题。由于本申请通过将细长线性障碍物映射为等效危险体积场,并构建连续可导的斥力势能场参与控制量求解,提高了无人机飞行的安全性与稳定性。
本发明授权一种基于环境感知的无人机自适应避障控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于环境感知的无人机自适应避障控制方法,其特征在于,方法包括: 步骤S10:获取无人机机载传感器采集的环境感知数据和无人机当前飞行状态数据,基于环境感知数据和飞行状态数据采用细长线性障碍物几何判别建模机制构建细长障碍物参数模型;其中,具体包括: 步骤S101:获取预设时间窗内的环境感知数据,并对环境感知数据执行时间戳对齐与坐标系统一处理,形成环境观测数据集合; 步骤S102:对环境观测数据集合执行去噪与候选结构提取处理,得到候选障碍物点集;其中,去噪包括统计离群点剔除和稀疏补全,候选结构提取包括基于邻域连通性的聚类或基于线段检测的初筛; 步骤S103:针对候选障碍物点集计算其协方差矩阵并提取特征值与特征向量,结合预设的细长度判据对候选障碍物点集进行细长线性障碍物判定,并输出通过判定的细长线性障碍物的中心线参数与尺度参数,形成细长障碍物参数模型;其中,尺度参数至少包括长度估计值与等效直径估计值,中心线参数至少包括中心线两端点坐标与方向向量; 步骤S20:基于细长障碍物参数模型采用Minkowski体积扩张与距离场耦合映射机制执行等效危险体积场构建任务,输出障碍物等效危险体积场与障碍物斥力势能场;其中,具体包括: 步骤S201:获取无人机的几何外廓参数与控制误差裕度参数,计算等效危险半径并生成障碍物体积扩张参数;其中,控制误差裕度参数用于补偿风扰动、控制跟踪误差与传感器测距误差引起的风险偏差; 步骤S202:依据细长障碍物参数模型中的中心线参数,采用Minkowski体积扩张将每一细长线性障碍物映射为柱状禁入体积,并对柱状禁入体积执行栅格化或隐式距离场编码,得到障碍物等效危险体积场; 步骤S203:在障碍物等效危险体积场基础上计算无人机位姿对应的空间点到障碍物中心线的最短距离,并依据该最短距离与预设的影响距离阈值构建障碍物斥力势能场;其中,当无人机位姿对应的空间点进入预设的影响距离阈值范围时,斥力势能随距离减小呈非线性增强,用于提前产生避障驱动; 步骤S30:基于障碍物等效危险体积场与障碍物斥力势能场采用风险连续性调制机制执行势场预处理任务,输出预处理后的可控风险势场; 步骤S40:获取任务目标航点数据,基于可控风险势场、飞行状态数据以及任务目标航点数据采用引力斥力合成的自适应控制量生成机制执行避障控制量求解任务,输出避障控制量与参考轨迹片段; 步骤S50:根据避障控制量与参考轨迹片段进行在线参数自整定与落地控制指令生成,输出最终飞控控制指令。
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