系留气球系统数字孪生监控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111654319A(43)申请公布日2020.09.11(21)申请号202010328771.9H04L29/08(2006.01)(22)申请日2020.04.23(71)申请人中国电子科技集团公司第三十八研究所地址230000安徽省合肥市高新区香樟大道199号(72)发明人田富君陈兴玉陈亮希魏一雄周红桥张燕龙郭磊周金文张红旗苏建军(74)专利代理机构北京久诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11542代理人余罡(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)H04W4/38(2018.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称系留气球系统数字孪生监控方法(57)摘要本发明提供系留气球系统数字孪生监控方法，涉及数字孪生技术领域。本发明通过系留气球系统物理端的系留气球系统感知物联网和执行机构与数字孪生监控端通信，数字孪生监控端对系留气球系统感知物联网获取的关键数据进行处理，得到系留气球系统的工作状态数据，基于工作状态数据构建系留气球系统数字孪生模型，并通过工作状态数据驱动系留气球孪生模型可视化展示，实现系留气球球体的位姿仿真和地面系留设施的旋转仿真，同时对工作状态数据进行可视化展示，通过系留气球系统上的执行机构接收数字孪生监控端传来的控制指令并执行。本发明实现了对系留气球的可视化监控，可视化程度高、交互手段好，保障了系留气球系统的运行安全。CN111654319ACN111654319A权利要求书1/2页1.一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，包括：在系留气球系统物理端：构建系留气球系统感知物联网，基于系留气球系统感知物联网获取系留气球系统关键数据；系留气球系统上的执行机构能接收数字孪生监控端传来的控制指令并执行；在数字孪生监控端：实时接收系留气球系统关键数据，对关键数据进行处理，获取系留气球系统的工作状态数据；基于系留气球系统的工作状态数据构建系留气球系统数字孪生模型；在数字空间内，通过实时的工作状态数据驱动系留气球孪生模型可视化展示，实现系留气球球体的位姿仿真和地面系留设施的旋转仿真，对系留气球孪生模型进行全方位多视角可视化；工作状态数据进行可视化展示；根据获取到的工作状态数据，向系留气球系统上的执行机构发送控制指令，实现系留气球系统的自动控制。2.如权利要求1所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述系留气球系统数字孪生监控方法还包括：在数字孪生监控端，根据实时获取到的工作状态数据，对异常工作状态数据进行预警。3.如权利要求1所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述构建系留气球系统感知物联网，基于系留气球系统感知物联网获取系留气球系统关键数据，包括：在分析系留气球系统关键运行状态信息的基础上，通过在系留气球系统上部署多类传感器，构建系留气球系统感知物联网，实现对系留气球系统关键数据的采集。4.如权利要求3所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述关键运行状态信息包括：位置信息、姿态信息、压力信息、温度信息、风速风向信息、缆绳状态信息、供电信息和关键装置的工作状态信息。5.如权利要求1所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述系留气球球体的位姿仿真包括位置仿真和姿态仿真；所述位置仿真包括：根据系留气球球体的经度、纬度和绝对高度计算出球体在世界坐标系中的位置坐标，并将该坐标设置给球体的局部坐标系位置，实现系留气球球体位置的变换；所述姿态仿真包括：指将系留气球球体的俯仰角、横滚角和航向，设置给球体局部坐标系的欧拉角，实现系留气球球体姿态的变换。6.如权利要求1所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述地面系留设施的旋转仿真包括：根据防护舱方位数据，设置地面系留设施局部坐标系的欧拉角，实现地面系留设施的旋转变换。7.如权利要求1所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述基于系留气球系统关键数据构建系留气球系统数字孪生模型，包括：根据系留气球阵地实际地形构建阵地数字孪生模型，按照系留气球系统组成部分的实际外观，构建系留气球系统数字孪生模型。2CN111654319A权利要求书2/2页8.如权利要求1～7任一项所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述系留气球数字孪生模型包括：球体数字孪生模型、系留缆绳数字孪生模型、地面系留设施数字孪生模型、地面控制设备数字孪生模型、地面保障和配套设备数字孪生模型。9.如权利要求8所述的一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，所述球体数字孪生模型的构建过程包括：创建球体空物体，将球体空物体的局部坐标系位置设置为球体重心坐标，并将随球体运动的模型加入到球体节点下，实现球体的位姿变换能绕