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[发明专利]一种刚柔液耦合航天器高精度姿态控制方法-CN202310072294.8有效
发明人：朱婉婉;张秀云;杨玉凯;宗群 -专利权人：中国矿业大学
申请日： 2023-02-07 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种刚柔液耦合航天器高精度姿态控制方法，包括建立刚柔液耦合航天器面向控制模型、设计反切函数面、设计自适应补偿控制器和本方法有效性的验证，本发明采用上述刚柔液耦合航天器高精度姿态控制方法，为实现耦合航天器高精度姿态控制，首先设计比终端滑模面收敛更快的反正切函数面，保证耦合航天器姿态快速控制；其次，设计标称控制器，保证耦合航天器高精度姿态控制；接着，考虑综合不确定的影响，在标称控制器的基础上，设计补偿控制器估计综合不确定，实现了耦合航天器高精度姿态控制，并通过仿真验证了系统控制性能。
一种刚柔液耦合航天器高精度姿态控制方法

[发明专利]局部地图匹配与端到端测距多无人机协同定位系统和方法-CN202111063498.2有效
发明人：田栢苓;张奕恺;宗群 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-09-10 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及多无人机编队飞行与避碰领域，为实现在保证高精度的自身位置估计同时计算同伴位置。同时，具有良好的鲁棒性和抗干扰能力，可以在测距产生离群值或者地图匹配暂时失效时仍能做到对同伴的位置估计，本发明，局部地图匹配与端到端测距多无人机协同定位系统和方法，包括：四旋翼结构无人机，进行高频图像采集的工业级灰度相机作为机载环境特征感知设备；IMU惯性测量单元用于高频测量无人机的加速度和角速度信息；机载计算机内置wifi模块用于支持无人机间通讯；机载UWB模块进行测距组网；机载飞行控制器作为无人机的姿态控制器实现无人机的完整闭环飞行。本发明主要应用于多无人机编队飞行与避碰场合。
局部地图匹配端到端测距无人机协同定位系统方法

[发明专利]基于有限时间扩张状态观测器的直升机主动减振控制方法-CN202310380180.X在审
发明人：张秀云;王福赫;宗群;陈钰 -专利权人：天津大学
申请日： 2023-04-11 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于有限时间扩张状态观测器的直升机主动减振控制方法，属于直升机智能旋翼主动减振控制技术领域，具体步骤为：步骤S1：面向控制模型建立带后缘小翼的直升机旋翼系统得到后缘小翼振动响应模型的传递函数；步骤S2：根据带后缘小翼的直升机旋翼系统设计有限时间扩张状态观测器，得到实时估计的系统输出值；步骤S3：根据有限时间扩张状态观测器的系统输出值设计非奇异终端滑模控制器。采用上述一种基于有限时间扩张状态观测器的直升机主动减振控制方法，实现直升机快速减振与稳定控制，具有良好的鲁棒性和应用性。
基于有限时间扩张状态观测器直升机主动控制方法

[发明专利]一种基于自适应动态规划的直升机智能减振方法-CN202310351381.7在审
发明人：张秀云;陈钰;宗群;王福赫 -专利权人：天津大学
申请日： 2023-04-04 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于自适应动态规划的直升机智能减振方法，具体步骤如下：步骤S1：设计对随机时延进行预测补偿的史密斯预测器；步骤S2：收集经验样本得到经验样本池；步骤S3：设计基于数据驱动的自适应动态规划减振控制器；步骤S4：通过经验样本池中的数据进行迭代循环直至自适应动态规划减振控制器收敛，自适应动态规划减振控制器的控制输出进行谐波调制后作为主动控制执行器的控制信号进行减振控制。采用上述一种基于自适应动态规划的直升机智能减振方法，克服了模型依赖、扰动复杂以及时延问题，实现了旋翼系统快速稳定减振。
一种基于自适应动态规划直升机智能方法

[发明专利]一种星群智能故障诊断交互式虚拟仿真平台验证方法-CN202211637144.9在审
发明人：张秀云;刘毅;宗群;张睿隆 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-12-16 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： G05B23/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种星群智能故障诊断交互式虚拟仿真平台验证方法，包括以下步骤：S1、基于多信息融合的星群智能故障诊断技术的设计：故障诊断技术是基于Python的深度学习算法进行的在线故障诊断；S2、星群智能故障诊断交互式虚拟仿真验证平台实时仿真架构的设计与实现：实时交互虚拟仿真验证平台利用Unity3D设计，实时仿真架构包括主控计算机‑实时数据接口‑视景计算机；S3、星群智能故障诊断交互式虚拟仿真验证平台视景软件的设计与实现：视景软件基于Unity3D开发，采用3D Max建立真实的卫星三维模型，利用Skybox组件完成太空环境搭建，视景软件包括星群参数配置、人机交互功能和故障诊断结果软件。本发明采用上述步骤，实现故障结果实时显示，运行状态三维可视化。
一种星群智能故障诊断交互式虚拟仿真平台验证方法

[发明专利]基于深度双向长短期记忆神经网络的突发事件预测方法-CN202110707119.2有效
发明人：宗群;张睿隆;窦立谦;卢燕梅;马秀俞 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-06-25 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G06Q10/04 文献下载
摘要：本发明涉及机器学习、人工智能、突发事件预测、目标行为意图预测等领域，为实现根据传感器及雷达获取到的敌方状态数据从而对敌方的突发行为意图进行预测，本发明，基于深度双向长短期记忆神经网络的突发事件预测方法，步骤如下：第一部分，提取对抗仿真中的有效数据，建立训练数据集样本；第二部分，数据预处理，包括数据降采样，数据归一化，数据缺失值和异常值处理以及数据标签标注：第三部分，将预处理好的数据进行卡尔曼滤波；第四部分，将样本切分并建立数据库；第五部分，构建深度双向LSTM网络模型。本发明主要应用于无人机对抗仿真场合。
基于深度双向短期记忆神经网络突发事件预测方法

[发明专利]刚-柔-液耦合复杂航天器仿真系统及方法-CN201710846116.0有效
发明人：宗群;李勍;董琦;冯聪;彭麒麟 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-09-19 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明涉及航天器仿真技术，为提出一个仿真系统，实现包括实时数值仿真、半实物仿真以及视景显示在内的全方位刚‑柔‑液耦合复杂航天器仿真。本发明，刚‑柔‑液耦合复杂航天器仿真系统，由三台计算机，五台实时xPC仿真目标机，以及一架三轴转台构成，其中一台计算机为主控计算机，运行仿真系统主控平台；一台计算机为视景计算机，运行视景仿真平台；一台计算机为转台控制计算机，负责实现转台控制功能；主控计算机与五台xPC仿真目标机通过光纤连接并传输数据，运行控制器的xPC仿真目标机通过串口与转台控制计算机进行通信，主控计算机通过以太网和视景计算机连接。本发明主要应用于航天器仿真场合。
耦合复杂航天器仿真系统方法

[发明专利]基于UWB在线锚点的视觉惯性紧耦合里程计及计量方法-CN202110558941.7有效
发明人：田栢苓;李海松;谌宏鸣;宗群 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-21 - 公布日： 2023-03-14 - 主分类号： G01C21/00 文献下载
摘要：本发明属于四旋翼无人机导航与控制领域，为解决在GNSS拒止环境下四旋翼无人机的定位导航问题。在线得到较为准确地得到锚点在世界坐标系下的位置，本发明，基于UWB在线锚点的视觉惯性紧耦合里程计及计量方法，超宽带技术制成的电波测距模块UWB，根据TW‑ToF测量原理获得两个模块之间的距离，通过离群值检测单元以滤除部分噪声后，作为输入送入紧耦合优化单元；IMU惯性测量结果也作为输入送入紧耦合优化单元；嵌入式机载处理器利用所述的紧耦合优化单元，处理UWB模块之间的距离测量值、IMU测量值和双目摄像头测量值，用紧耦合优化的方式解析出无人机的位置与姿态信息。本发明主要应用于四旋翼无人机导航与控制场合。
基于 uwb 在线视觉惯性耦合里程计计量方法

[发明专利]可重复使用运载器全阶段再入返回制导方法-CN201911187178.0有效
发明人：田栢苓;李智禹;宗群;吴思元 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-11-28 - 公布日： 2023-02-21 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明属于航空航天飞行器制导领域，为使得RLV在受到外界扰动和不确定因素影响的情况下，仍能够获得使轨迹严格满足热流、过载及动压约束的制导指令，最终以恰当的速度在指定的跑道位置着陆。为此，本发明采取的技术方案是，可重复使用运载器全阶段再入返回制导方法，步骤如下：第一部分，初始下降段制导；第二部分：下滑段制导；第三部分：终端能量管理段制导；第四部分：自动着陆段制导：在横向上，保持倾侧角为0；在纵向上，自动着陆段设计为由拟平衡下滑段和指数下滑段组合而成，通过设计航迹角函数确定攻角指令，并通过割线法设计两段切换点处的高度，使RLV能够以预定的速度及航迹角触地。本发明主要应用于航空航天飞行器制导场合。
重复使用运载阶段再入返回制导方法

[发明专利]大型复杂耦合航天器动力学模型建模方法-CN202011071968.5有效
发明人：宗群;张睿隆;窦立谦;张秀云;刘文静 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-10-09 - 公布日： 2023-01-13 - 主分类号： G06F30/28 文献下载
摘要：本发明涉及自动控制技术、力学建模领域，为提出一种大型复杂耦合航天器动力学模型建模方法，使建立的数学模型更加贴合实际卫星模型。本发明，大型复杂耦合航天器动力学模型建模方法，步骤如下：S1、建立航天器太阳帆板简化模型；S2、建立液体晃动动力学模型；S3、建立刚液航天器耦合模型；S4、建立的液体晃动模型进行补充，以获得更贴近设计晃动规律的液体晃动数学模型；S5、需要同时考虑S1中柔性附件振动和S2、S3中液体晃动对刚体的耦合影响，建立大型柔性充液航天器动力学模型；S6、最后根据刚柔航天器、刚液航天器模型分析，建立大型柔性充液航天器模型。本发明主要应用于航天器动力学模型建模。
大型复杂耦合航天器动力学模型建模方法

[发明专利]基于任务逻辑调度的集群四旋翼无人机路径生成方法-CN202110666715.0有效
发明人：田栢苓;张学伟;程浩;宗群 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-06-16 - 公布日： 2022-12-06 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及四旋翼无人机飞行器集群路径生成技术，为使集群无人机在执行各自任务时，能够相互避免碰撞，为集群四旋翼无人机进行任务分配，支持多种任务模式，包括安全起降、集群组网、编队保持、队形变换、目标趋近、巡飞探测六种群智模式，实现多任务的逻辑调度，本发明，基于任务逻辑调度的集群四旋翼无人机路径生成方法，步骤如下：第一部分、集群无人机避碰路径生成方法；第二部分、集群无人机并行任务分配方法：进行任务分配；第三部分、集群无人机任务逻辑调度方法。本发明主要应用于无人机编队控制场合。
基于任务逻辑调度集群四旋翼无人机路径生成方法

[发明专利]视觉传感器激光雷达融合无人机定位与建图装置和方法-CN202010864051.4有效
发明人：田栢苓;戴威;张奕恺;宗群 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-08-25 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： G06V20/17 文献下载
摘要：本发明属于视觉传感器、激光雷达、嵌入式、无人机领域，为解决无人机在GPS拒止环境下自主定位与环境地图建立问题，实现无人机在未知环境下自主飞行与避障，本发明，视觉传感器激光雷达融合无人机定位与建图装置和方法，包括双目相机、激光雷达、IMU惯性测量单元、嵌入式机载处理器和无人机平台；双目相机采集周围环境的视觉信息；激光雷达主要用于测量无人机周围环境的3维位置信息；IMU惯性测量单元用于高频测量无人机自身加速度与角速度信息；嵌入式机载处理器用于算法运行，通过处理相机、雷达与IMU采集到的数据，运行自主定位与建图算法，获得无人机自身位姿并同时进行环境地图的建立。本发明主要应用于无人机设计制造场合。
视觉传感器激光雷达融合无人机定位装置方法

[发明专利]航天器姿态稳定控制实时仿真验证及三维演示方法-CN202010007793.5有效
发明人：宗群;谷友博;张秀云;张睿隆;刘文静 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-01-05 - 公布日： 2022-11-25 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明涉及复杂航天器控制技术及仿真验证领域，为进行实时仿真验证，达到对所设计控制算法的实时性、安全性及可靠性验证的目的。为此，本发明采取的技术方案是，航天器姿态稳定控制实时仿真验证及三维演示方法，包括以下步骤：第一部分，输入约束下的有限时间控制算法设计：设计有限时间附加系统动态，并在此基础上结合反步控制设计控制器，实现航天器的有限时间姿态稳定控制；第二部分，航天器实时仿真平台结构设计及搭建：针对第一部分提出的控制算法验证需求及航天器控制结构，进行航天器实时仿真平台的的结构设计及搭建工作；第三部分，航天器主控软件设计及实现。本发明主要应用于复杂航天器控制设计场合。
航天器姿态稳定控制实时仿真验证三维演示方法

[发明专利]基于视觉和imu的无人机自主定位方法-CN201811218865.X有效
发明人：宗群;刘彤;窦立谦;韩天瑞;霍新友 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-19 - 公布日： 2022-09-30 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明涉及ROS系统、计算机视觉、图像处理等领域，为提出一种针对无人机的自主定位方法。为此，本发明采用的技术方案是，基于视觉和imu的无人机自主定位方法，利用单目摄像机采集无人机前方的图像；利用imu读取无人机加速度和角速度的信息，且单目相机和imu是硬件同步，进一步地具体步骤如下：首先通过无人机上搭载的摄像头来感知周围环境获取图像信息，然后采用光流的方法来对图像进行处理，实现运动追踪。本发明主要用于无人机自主控制场合。
基于视觉 imu 无人机自主定位方法

[发明专利]角速度及输入约束下分布式航天器编队姿态同步控制方法-CN202110761188.1在审
发明人：张秀云;宗群;杨希成;田栢苓;刘文静 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-07-06 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及航天器编队控制技术领域，为实现编队航天器的安全稳定飞行控制，满足未来深空探测、对地观测等航天任务需求。本发明采取的技术方案是，角速度及输入约束下分布式航天器编队姿态同步控制方法，首先，考虑角速度及输入约束影响，建立航天器姿态编队跟踪控制模型；其次，设计自适应有限时间分布式观测器，实现对领航者姿态的有限时间估计；最后，基于观测器估计值，建立跟踪误差动态模型，将角速度约束转换为角速度跟踪误差约束，并采用分环设计思想，分别进行有限时间附加系统动态‑姿态同步控制器设计，保证满足角速度跟踪误差及控制输入约束，实现分布式航天器编队姿态的有限时间同步控制。本发明主要应用于航天器编队控制场合。
角速度输入约束分布式航天器编队姿态同步控制方法

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