[发明专利]一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法和系统

权利要求书

1.一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，其特征在于，包括：

对无人机的虚拟对象系统和物理对象系统进行参数配置；

对虚拟对象系统和物理对象系统进行时间同步；

检测事件触发类型，事件触发类型包括训练事件和监控事件；

根据检测到的事件触发类型触发对应的同步控制器，使得同步控制器对虚拟对象系统和物理对象系统进行对应事件触发类型的结果同步和过程同步，其中，训练事件对应的同步控制器为物理对象同步虚拟对象控制器，监控事件对应的同步控制器为虚拟对象同步物理对象控制器；

物理对象同步虚拟对象控制器和虚拟对象同步物理对象控制器结构相同，均包括结果参数反馈控制模块、过程参数反馈控制模块、融合模块、输出变换模块和事件触发开关模块，结果参数反馈控制模块和过程参数反馈控制模块分别与融合模块的输入连接，融合模块的输出连接输出变换模块，输出变换模块连接事件触发开关模块；

物理对象同步虚拟对象控制器的结果参数反馈控制模块的输入量是虚拟对象的状态量，反馈量是物理对象的状态量，过程参数反馈控制模块的输入量是虚拟对象的有限时间里程信息，反馈量是物理对象的有限时间里程信息，事件触发开关模块连接物理对象；

虚拟对象同步物理对象控制器的结果参数反馈控制模块的输入量是物理对象的状态量，反馈量是虚拟对象的状态量，过程参数反馈控制模块的输入量是物理对象的有限时间里程信息，反馈量是虚拟对象的有限时间里程信息，事件触发开关模块连接虚拟对象；

检测事件触发类型，包括：

检测数字孪生系统当前的运行阶段，若当前的运行阶段为虚拟对象训练物理对象阶段，则检测物理对象和虚拟对象任务轨迹的第一偏差，当第一偏差小于第一预设给定值时，触发监控事件，若当前的运行阶段为虚拟对象监控物理对象阶段，则检测虚拟对象当前状态的轨迹和训练轨迹的第二偏差，当第二偏差大于第二预设给定值时，触发训练事件。

2.根据权利要求1所述的无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，其特征在于，结果参数反馈控制模块和过程参数反馈控制模块采用PID控制算法或模糊控制算法或滑模控制算法。

3.根据权利要求2所述的无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，其特征在于，融合模块的融合公式为：

其中，y为融合模块的输出，u₁为结果参数反馈控制模块的输出，u₂为过程参数反馈控制模块的输出，和为权重系数。

4.根据权利要求3所述的无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，其特征在于，输出变换模块的变换公式为：

其中，w为输出变换模块的输出，y为融合模块的输出，k为待整定的参数，L_max为输出上限，L_min为输出下限。

5.根据权利要求1所述的无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，其特征在于，还包括：

检测当前时间是否到达预设时间，若是，则重新在对虚拟对象系统和物理对象系统进行时间同步。

6.一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步系统，其特征在于，包括无人机的虚拟对象系统、物理对象系统、参数配置模块、时间同步模块、事件检测模块、物理对象同步虚拟对象控制器和虚拟对象同步物理对象控制器；

参数配置模块用于对无人机的虚拟对象系统和物理对象系统进行参数配置；

时间同步模块，用于对虚拟对象系统和物理对象系统进行时间同步；

事件检测模块，用于检测事件触发类型，根据检测到的事件触发类型触发对应的同步控制器，事件触发类型包括训练事件和监控事件；

物理对象同步虚拟对象控制器，用于响应于事件检测模块在检测到事件触发类型触发为训练事件时的触发指令，对虚拟对象系统和物理对象系统进行训练事件对应的结果同步和过程同步；

虚拟对象同步物理对象控制器，用于响应于事件检测模块在检测到事件触发类型触发为监控事件时的触发指令，对虚拟对象系统和物理对象系统进行监控事件对应的结果同步和过程同步；

物理对象同步虚拟对象控制器和虚拟对象同步物理对象控制器结构相同，均包括结果参数反馈控制模块、过程参数反馈控制模块、融合模块、输出变换模块和事件触发开关模块，结果参数反馈控制模块和过程参数反馈控制模块分别与融合模块的输入连接，融合模块的输出连接输出变换模块，输出变换模块连接事件触发开关模块；

物理对象同步虚拟对象控制器的结果参数反馈控制模块的输入量是虚拟对象的状态量，反馈量是物理对象的状态量，过程参数反馈控制模块的输入量是虚拟对象的有限时间里程信息，反馈量是物理对象的有限时间里程信息，事件触发开关模块连接物理对象；

虚拟对象同步物理对象控制器的结果参数反馈控制模块的输入量是物理对象的状态量，反馈量是虚拟对象的状态量，过程参数反馈控制模块的输入量是物理对象的有限时间里程信息，反馈量是虚拟对象的有限时间里程信息，事件触发开关模块连接虚拟对象；

事件检测模块具体用于：

检测数字孪生系统当前的运行阶段，若当前的运行阶段为虚拟对象训练物理对象阶段，则检测物理对象和虚拟对象任务轨迹的第一偏差，当第一偏差小于第一预设给定值时，触发监控事件，若当前的运行阶段为虚拟对象监控物理对象阶段，则检测虚拟对象当前状态的轨迹和训练轨迹的第二偏差，当第二偏差大于第二预设给定值时，触发训练事件。