[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

说明书

本发明公开了一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法和系统，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。实现了无人机数字孪生系统的状态同步方向的自主切换和结果与过程的双同步。

技术领域

本发明涉及无人机状态监测技术领域，尤其涉及一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法和系统。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。在智慧城市、智能制造等领域，数字孪生技术被用于设计、监控、预测及优化，通过虚拟端和物理端的双向交互及迭代优化，提高产品设计效率、制造及维护的可监测性。

在虚实互联的优势下，数字孪生技术逐渐被和无人机结合，通过构建虚拟无人机模型去全周期模拟物理无人机的行为，监控其状态，优化其任务流程，提高无人机自主任务能力。与工业领域的数字孪生应用区别的是无人机的运动区域不固定，往往是在中低空大范围内进行巡检、送餐、跟踪等任务。所以对于无人机的数字孪生系统，物理端和虚拟端的通信依赖无线通信网络。而无线通信网络相比有线的以太网通信传输时延高。如何在有时延的通信网络中实现虚拟无人机和物理无人机的状态同步是实现虚实训练和物理实时监控的前提。

目前在研究无人机状态同步问题上，主要注重于多物理无人机的状态同步问题而且侧重是子人机的状态和父无人机同步(从机状态同步于主机)。而对于数字孪生系统的运行周期，其中两个重要部分是虚拟端对物理端的训练和虚拟端对物理端的监控。在虚拟端对物理端的训练阶段，物理端状态需要同步于虚拟端，实现虚拟端对物理端的控制。而在虚拟端对物理端的监控阶段，虚拟端状态需要同步于物理端，实现虚拟端对物理端的监控。所以，对于数字孪生系统的状态同步问题，需要考虑系统状态在不同阶段的不同的同步方向，而数字孪生系统强调的是全面虚实状态的映射，不能只考虑结果的同步而不管过程的同步。因此，实现无人机数字孪生系统的状态同步方向的自主切换和结果与过程的双同步，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法和系统，用以实现无人机数字孪生系统的状态同步方向的自主切换和结果与过程的双同步。

有鉴于此，本发明提供了一种无人机数字孪生系统的虚实状态同步方法，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。

可选地，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；