哈尔滨工业大学张立宪获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种微重力环境下即时定位与建图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:CN120820141B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08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:202510934018.7,技术领域涉及:G01C21/00;该发明授权一种微重力环境下即时定位与建图方法及系统是由张立宪;张临琛;董逸飞;王彦斌;曹喜滨;丁一航;朱益民;刘阳光设计研发完成,并于2025-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种微重力环境下即时定位与建图方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种微重力环境下即时定位与建图方法及系统,属于空间智能飞行机器人即时定位与建图领域。为了解决传统RBPF‑SLAM算法存在权重较大的粒子多次采样导致粒子集多样性减弱和样本枯竭,使得滤波估计变差;或增加粒子数导致运算效率下降的问题。本发明利用高斯粒子群对粒子采样过程进行优化,以粒子集多样性测度作为搜索启发因子,确保群体多样性水平最优,这使得粒子退化得到减轻;粒子集向后验概率较高区域的移动既提高了状态的估计精度,也改善了算法的收敛性;本发明所提出的方法能够通过较少的粒子获得更高的定位及地图构建精度,并达成更好的滤波估计稳定性。
本发明授权一种微重力环境下即时定位与建图方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种微重力环境下即时定位与建图方法,其特征在于,包括以下步骤: S100、建立空间智能飞行机器人在时刻位姿模型,预测空间智能飞行机器人位姿向量值;包括根据空间智能飞行机器人时刻的控制向量和空间智能飞行机器人的运动模型,预测时刻的空间智能飞行机器人位姿向量,并计算其协方差矩阵; 包括, 建立空间智能飞行机器人在时刻位姿模型: 式中,分别为空间智能飞行机器人在时刻的横纵坐标位置和方位角;和分别为空间智能飞行机器人运动的线速度和角速度;表示时间步长,即离散时间系统中相邻两个时间点之间的时间间隔; 空间智能飞行机器人的即时定位与地图重建问题描述为: 式中,表示空间智能飞行机器人路径估计的后验分布;表示环境路标的后验分布;分别表示从初始时刻到时刻空间智能飞行机器人的状态量、观测量、控制量和数据关联量的历史信息集合; 采用个粒子的粒子滤波器进行轨迹估计,采用一个单独的EKF滤波器对于一个独立的环境路标进行估计;因此,移动对象共有条轨迹,每条轨迹包含个EKF滤波器;其结构为: 式中,表示第个粒子的路径估计;和分别为当路径已知时,第o个地标的高斯函数的均值和方差; S200、将获取的观测信息与当前地图中已有路标进行数据关联;包括采用极大化观测概率函数,将已获取的观测信息和各个粒子的估计地图中的路标依次作数据关联; S300、更新路标并自适应重采样;在FastSLAM算法的基础上,实时计算有效粒子个数和评判粒子退化程度;包括,依据权值概率,对于权值较大粒子进行复制,对于权值较小的粒子加以舍弃; S400、粒子群优化;当根据步骤S300判断出任一多样性测度变差时,采用粒子群算法优化粒子,并在粒子群迭代优化过程中以多样性启发因子引导粒子的聚集与分散,通过实现粒子的重新优化分布以保证粒子集多样性最优; S500、更新地图,对地图估计结果进行更新;包括根据粒子集中各粒子数据关联信息,更新相应粒子关联特征估计,同时计算各个特征估计的均值与方差,将与地图中已存在特征没有关联的观测信息作为新特征加入地图,完成地图更新。
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