[發明專利]電子裝備數字孿生模型及其構建方法和應用

在審

• 申請號: 202111549409.5
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114357732A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 郭磊;田富君;魏一雄;張紅旗;郭黎;張燕龍;陳亮希;程五四;謝伶俐;吳錢昊;時宇航;蘇建軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/10;G06F111/02;G06F119/02;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 劉歸港

本發明提供一種電子裝備數字孿生模型及其構建方法和應用，涉及數字孿生領域。電子裝備數字孿生模型中數字孿生元模型包括數據驅動模型和數據分析模型；數據驅動模型，用于描述物理裝備的幾何信息、物理屬性和裝配約束關系；數據分析模型，用于表達物理裝備的功能特征，包括結構系統模型、控制系統模型、電氣系統模型、以及面向數字孿生派生模型的人工智能算法模型；數字孿生派生模型，用于反映物理裝備應用過程中的物聯管控維。構建了物理裝備的數字孿生模型，利用數據通信模塊進行物理裝備與數字孿生裝備的實時映射，實現物理裝備狀態信息、故障診斷信息、預測性維護信息、健康管理信息的可視化顯示、分析與管理，提升電子裝備的遠程運維水平。

技術領域

本發明涉及數字孿生技術領域，具體涉及一種電子裝備數字孿生模型及其構建方法和應用。

背景技術

電子裝備是國家實體空間智慧感知的核心裝備之一，其種類豐富、功能多樣，用途廣泛。電子裝備涉及了機、電、光、磁、熱等多學科，隨著電子信息技術和先進制造技術的發展，電子裝備研制呈現系統兩極化、結構功能一體化、多功能集成化的發展趨勢，這種發展趨勢對電子裝備的裝配與維修都帶來了更高的要求。面對復雜的國際環境和國防建設需要，也給電子裝備的運維帶來新的挑戰。數字孿生以數字化方式構建物理實體的虛擬模型，借助實時采集數據對物理實體的實際狀態進行映射，進而實現物理實體的狀態監控、故障診斷、預測性維護和健康管理，提升物理實體運維水平的一種技術手段。

模型作為數字孿生的重要組成部分，是實現數字孿生應用的重要前提，如何快速構建數字孿生模型，提升應用平臺的通用化和實時性已成為迫切需要解決的問題。但在實際建模和應用過程中存在以下不足：①模型是數字孿生技術應用的基礎，當前缺少數字孿生模型的相關研究，應用也主要是物理對象在數字空間的狀態可視化，沒有考慮基于數據分析模型的故障診斷、預測性維護和健康管理，難以滿足復雜電子裝備的實時交互和遠程運維需求；②目前，數字孿生技術處于初步探索階段，不同企業和科研人員對數字孿生模型有不同的定義和解釋，甚至有些認為數字孿生技術就是數字樣機技術，導致數字孿生模型與數字樣機模型之間的界限變得模糊，進而產生歧義。

鑒于此，有必要提升電子裝備的遠程運維水平。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種電子裝備數字孿生模型及其構建方法和應用，解決了遠程運維水平低的技術問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種電子裝備數字孿生模型，包括數字孿生元模型和數字孿生派生模型；

所述數字孿生元模型包括數據驅動模型和數據分析模型；

所述數據驅動模型，用于描述物理裝備的幾何信息、物理屬性和裝配約束關系；

所述數據分析模型，用于表達物理裝備的功能特征，包括結構系統模型、控制系統模型、電氣系統模型、以及面向應用服務的所述數字孿生派生模型的人工智能算法模型；

所述數字孿生派生模型，用于反映物理裝備應用過程中的物聯管控維。

優選的，還包括環境模型，所述環境模型用于反映物理裝備作業環境。

優選的，所述數字孿生派生模型，用于采用數學方法對物理設備的故障模式進行識別、評價，所述數學方法包括基于知識的神經網絡法、專家系統法、故障樹法、以及數據驅動的多元統計分析法、聚類分析法。

一種如上所述的電子裝備數字孿生模型的構建方法，包括：

S300、需求分析：根據物理裝備不同場景下的應用需求，梳理模型的幾何特征、物理屬性、約束條件和行為規則信息，確定數字孿生模型的構建、應用之間的關系內容；