[發明專利]一種基于多維賽博空間的移動智能體數字孿生系統

在審

• 申請號: 202010970455.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112115607A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 朱忠攀;何斌;宋書平;李剛;王志鵬;周艷敏;陳杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/05;G06T19/00;G06F111/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種基于多維賽博空間的移動智能體數字孿生系統，具體包括以下結構：物理空間試驗場，為移動智能體測試提供運動空間作為簡易物理測試環境；賽博空間運維系統，根據物理空間試驗場，進行數據采集融合處理，利用VR技術、集合實體建模技術和多學科聯合仿真技術構建的多維映射賽博空間的運行載體；高通量數據傳輸信道，為賽博空間運維系統與物理空間試驗場的信息流交互提供多輸入多輸出數據傳輸通道；虛實多維空間可視化系統，提供移動智能體試驗測試過程的可視化推演及人機交互。與現有技術相比，本發明具有多對一的虛實交互孿生測試能力，提升了移動智能體試驗的泛化能力、強化了試驗測試結果的同時降低了試驗研發成本等優點。

技術領域

本發明涉及移動智能體試驗測試方法與數字孿生技術研究領域，尤其是涉及一種基于多維賽博空間的移動智能體數字孿生系統。

背景技術

隨著人工智能與無人系統技術快速發展，無人車、無人機、機器人等移動智能體在交通物流、城市安防、智能制造、電力巡檢等各行各業呈爆發式增長，涉及到人類生活的方方面面，應用場景不勝枚舉。為提高移動智能體的自主水平，適應不同復雜場景，需進行大量場景化設備定制開展試驗研究，大大增加了智能體研發的成本。以無人機為例，即使無人機在簡單避障場景飛行測試過程中，也經常容易發生碰撞，碰撞對無人機硬件造成的損壞，需要重新購買配件進行替換甚至會對試驗人員健康造成威脅，實驗成本大大提升。另外，在現實場地中進行訓練，大部分訓練場地面積有限，障礙物不夠豐富，訓練場景單一，不能很好的反應出各種實際應用場景下可能會出現的問題，訓練效果往往不盡如人意。

因此仿真系統一直是移動智能體發展不可或缺的一部分。傳統仿真系統可以對智能體及所處環境進行建模，但與真實世界對比存在較大誤差，無法直接應用于真實的物理場景。隨著信息物理系統(CPS，Cyber Physical Systems)的不斷發展和數字孿生技術的出現，通過物理空間中的各類傳感器采集的數據不斷更新賽博空間中的孿生模型，實現動態數據驅動建模與仿真，使物理空間和賽博空間的無縫融合成為了可能，不僅有效地提高了仿真的準確性和可靠性，在產品設計、產品制造、醫學分析、工程建設等領域應用也具備較大的發展前景。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于多維賽博空間的移動智能體數字孿生系統，將簡單的物理試驗空間映射到多個應用類型多種時空尺度的賽博空間并構建可控的各類測試場景，根據移動智能體測試需求實現可觀可控的數字孿生推演試驗。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于多維賽博空間的移動智能體數字孿生系統，所述移動智能體包括無人機、機器人和無人車，所述數字孿生系統具體包括以下結構：

物理空間試驗場，為移動智能體測試提供運動空間作為簡易物理測試環境；

賽博空間運維系統，根據所述物理空間試驗場，進行數據采集融合處理，利用VR技術、集合實體建模技術和多學科聯合仿真技術構建的多維映射賽博空間的運行載體；

高通量數據傳輸信道，為所述賽博空間運維系統與物理空間試驗場的信息流交互提供多輸入多輸出數據傳輸通道；

虛實多維空間可視化系統，提供移動智能體試驗測試過程的可視化推演及人機交互。

所述物理空間試驗場包括級聯感知模塊、安全防護模塊和動態場景配置模塊。

進一步地，所述級聯感知模塊包括運動捕捉系統、紅外光發射接收器、攝像頭、空氣溫濕度傳感器和風速風向傳感器，實現全范圍高動態多層級的泛在感知。

進一步地，所述運動捕捉系統具體為Vicon運動捕捉系統。

進一步地，所述攝像頭包括主動感知攝像頭和全景智能攝像頭。