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龙图腾网获悉中南大学申请的专利基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法、系统、设备及介质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：CN121477983B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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：202610034834.7，技术领域涉及：G05D1/695；该发明授权基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法、系统、设备及介质是由戴训华;廖玉婷设计研发完成，并于2026-01-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法、系统、设备及介质在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法、系统、设备及介质，其中方法包括：构建虚拟管道，形成无人机群的可飞行区域；在各采样周期，各无人机基于自身当前状态，利用其动力学模型生成预测时域内的假定轨迹，并广播给邻居无人机；障碍物侵入判断及虚拟管道动态处理，构造线性分离超平面，生成局部凸安全子管道约束；进行机间碰撞风险判断并动态激活机间避撞约束；设置目标代价函数，并结合上述约束构建优化问题；求解得到当前时刻最优预测控制输入序列，并执行其首项控制指令；重复执行上述过程，直至所有无人机通过虚拟管道。本发明能够同时解决动态环境适应性、计算实时性与轨迹平滑性等多重挑战。

本发明授权基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法、系统、设备及介质在权利要求书中公布了：1.一种基于分布式模型预测控制与虚拟管道的多无人机导航方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：构建虚拟管道，形成无人机群的可飞行区域； S2：在各采样周期，各无人机基于自身当前状态，利用其动力学模型生成预测时域内的假定轨迹，并广播给邻居无人机； S3：进行障碍物侵入判断及虚拟管道动态处理，构造线性分离超平面，生成局部凸安全子管道约束； 步骤S3包括： S3.1：管道状态判断与边界获取，以无人机当前位置为起点，判断在当前无人机的感知范围内，预定义的虚拟管道是否被障碍物侵入；若检测到障碍物侵入，则触发管道重规划机制，基于障碍物位置信息对原始虚拟管道边界进行重新计算，生成一个避开障碍物的新局部管道边界，并且新局部管道边界的几何形状与未被影响的全局虚拟管道边界保持平滑连续； S3.2：局部凸安全子管道生成，将步骤S3.1获取的虚拟管道边界，与无人机当前时刻的感知范围相结合，构建一个局部凸安全子管道； S3.3：约束线性化，利用线性分离超平面，将局部凸安全子管道的边界描述为一组线性不等式约束； S4：各无人机获取邻居无人机的假定轨迹信息，进行机间碰撞风险判断并仅在检测到碰撞风险时激活机间避撞约束； 步骤S4包括： S4.1：邻居信息交互，各无人机通过通信网络接收所有邻居无人机在上一周期的假定轨迹，作为自身当前周期优化的已知输入； S4.2：碰撞风险判断，在分布式框架下，各无人机基于自身假定轨迹与邻居无人机的假定轨迹，在预测时域内进行逐时间步的机间碰撞风险检测； S4.3：避撞约束生成，仅当检测到机间碰撞风险时，针对存在碰撞风险的邻居无人机，动态构建一个线性分离超平面约束，该约束强制双方在预测时域内保持在超平面的两侧，并保持一个最小安全距离； S5：各无人机设置目标代价函数，将目标代价函数与局部凸安全子管道约束、机间避撞约束和无人机动力学模型结合构建优化问题；求解得到各无人机当前时刻的最优预测控制输入序列，各无人机执行其首项最优控制指令； S6：重复执行步骤S2至S5，直至所有无人机安全无碰撞地通过虚拟管道。

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