買專利賣專利找龍圖騰，真高效！ 查專利查商標用IPTOP,全免費！專利年費監控用IP管家,真方便！

龍圖騰網恭喜南京航空航天大學申請的專利一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法及系統獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115373427B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210911752.8，技術領域涉及：G05D1/46；該發明授權一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法及系統是由沈俊;蔡慶設計研發完成，并于2022-07-28向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法及系統在說明書摘要公布了：本發明公開了一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法，通過建立四旋翼無人機軌跡規劃問題模型獲得優化運動軌跡，使用B樣條曲線參數化優化運動軌跡，使得一維多項式系數轉換為空間中具有物理意義的控制點，同時設計搜索樹和狀態樹改善搜索過程，使得B樣條曲線所對應控制點符合區域內動力學約束，避免了傳統方法中復雜的轉向函數設計，確保了運動軌跡的質量，提升算法的性能；本發明對應提供一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃系統。

本發明授權一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法及系統在權利要求書中公布了：1.一種考慮四旋翼無人機動力學約束的運動規劃方法，其特征在于，包含以下步驟：1依據四旋翼無人機運動軌跡建立四旋翼無人機運動軌跡模型；四旋翼無人機運動軌跡模型公式如下： 其中，代表系統狀態變量，代表構型空間，為xt的一階導數，代表系統輸入，代表可容許的輸入控制集合，代表四旋翼無人機在慣性坐標系中的位置，x,y,z代表慣性坐標系中的坐標軸，為pt的一階導數，為pt的二階導數，為一維多項式；代表系統矩陣，代表輸入矩陣，03代表三階零矩陣，I3代表三階單位矩陣；2依據四旋翼無人機運動軌跡模型建立四旋翼無人機軌跡規劃問題模型；已知四旋翼無人機在t0時刻的狀態xt0＝x0和在tf時刻的狀態xtf＝xf，四旋翼無人機軌跡規劃問題模型公式如下： xt0＝x0,xtf＝xf 其中代表自由空間，代表障礙物區域，vmax代表四旋翼無人機沿慣性坐標系各軸的最大速度，amax代表四旋翼無人機沿慣性坐標系各軸的最大加速度；為pμt的一階導數，為pμt的二階導數；3使用B樣條曲線參數化四旋翼無人機運動軌跡，獲得運動軌跡所對應的B樣條曲線控制點；由m+1個節點{u0,u1,...,um}，n+1個控制點{p0,p1,...,pn}所確定的k次均勻B樣條曲線定義如下： 其中Ni,ku為B樣條曲線基函數，為第i個B樣條曲線控制點，節點個數、控制點個數和B樣條曲線次數滿足m＝n+k+1；u0≥0，為大于零的常數；4設計搜索算法搜索并選取符合動力學約束的B樣條曲線控制點；包括以下子步驟：4.1定義圖構成搜索樹，定義圖構成狀態樹，為由k+1個B樣條曲線控制點形成的幾何軌跡，為相應的B樣條曲線控制點集合；為由B樣條曲線控制點所對應的四旋翼無人機軌跡段，為對應四旋翼無人機軌跡段的起始點和終止點；中的節點和中的節點對應，i＝0,1,2,...,N；4.2初始化圖和若已知B樣條曲線控制點為pj-k,pj-k+1,...pj，則在u∈[uj,uj+1時的四旋翼無人機位置公式如下：cu＝cjs＝PjTMkTbs其中b為s的向量函數，s對u參數化，反映u在節點區間[uj,uj+1上的位置，Mk為由k唯一確定的k+1階常數矩陣，B樣條曲線控制點矩陣計算四旋翼無人機位置公式對u的一階導數和二階導數，將uk＝t0和um-k＝tf分別帶入四旋翼無人機位置公式及其對u的一階導數和二階導數中，uk為節點矢量中第k個節點，um-k為節點矢量中第m-k個節點，得到p0,p1,...,pk和pn-k,pn-k+1,...,pn，將B樣條曲線控制點pk添加到中作為根節點將ck1＝PkTMkTb1添加到中作為根節點和此時為空集；4.3在自由空間中隨機采樣得到采樣點prand；4.4遍歷取令度量函數最小的節點作為并確定的父節點該父節點的公式如下： 其中||·||表示二范數，為大于零的常數，cos-1·為反余弦函數，為無人機在時的速度；4.5確定和在中對應的節點和4.6求解和prand之間的中間節點以及的對應節點由于根節點不存在父節點，當時，令當時，計算方式如下： 其中為最大擴展步長，||·||代表二范數，已知邊對應的B樣條曲線控制點為令得到4.7判斷邊和邊是否成立，若二者均成立將節點和邊添加到中，將節點和邊添加到中，否則返回步驟4.3；4.8計算的子節點滿足無人機動力學約束的區域A；k次B樣條曲線導數為k-1次B樣條曲線，該導數的B樣條曲線控制點qi由如下公式求得： 已知B樣條曲線控制點為{pi-k,pi-k+1,...pi-1}，則B樣條曲線控制點pi需滿足如下條件： 其中13代表元素全為1的三維列向量，4.9在區域A內確定的子節點計算在中的對應節點在區域A內進行隨機采樣得到采樣點集合遍歷中的采樣點，選擇使得如下代價函數取最小值的采樣點作為 其中k為B樣條曲線次數，為B樣條曲線控制點矩陣，ρ為大于零的常數；4.10判斷邊和邊是否成立，若二者均成立將節點和邊添加到中，將節點和邊添加到中，否則返回步驟4.9；4.11判斷節點與B樣條曲線控制點pn-k距離是否小于閾值是則進入步驟4.12，否則返回步驟4.3；若與與B樣條曲線控制點pn-k距離小于閾值則表明圖中存在著一條從其根節點到pn-k的幾何路徑，該路徑上所有的節點連同B樣條曲線控制點p0,p1,...,pk-1,pn-k,pn-k+1,...,pn共同確定了一條從無人機起始狀態x0到目標狀態xf的軌跡，若與B樣條曲線控制點pn-k距離大于閾值則需要重復搜索過程，直至該條件滿足，閾值為大于零的常數，以pn-k為球心，以半徑的球體應完全處于中以確保所得軌跡始終安全；4.12輸出B樣條曲線控制點p0,p1,...,pn-1,pn；5求解B樣條曲線控制點對應的四旋翼無人機位置，該四旋翼無人機位置即為最終四旋翼無人機軌跡，輸出最終四旋翼無人機運動軌跡，完成軌跡規劃問題。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人南京航空航天大學，其通訊地址為：210016 江蘇省南京市秦淮區御道街29號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。