[发明专利]一种基于多维赛博空间的移动智能体数字孪生系统

说明书

本发明涉及一种基于多维赛博空间的移动智能体数字孪生系统，具体包括以下结构：物理空间试验场，为移动智能体测试提供运动空间作为简易物理测试环境；赛博空间运维系统，根据物理空间试验场，进行数据采集融合处理，利用VR技术、集合实体建模技术和多学科联合仿真技术构建的多维映射赛博空间的运行载体；高通量数据传输信道，为赛博空间运维系统与物理空间试验场的信息流交互提供多输入多输出数据传输通道；虚实多维空间可视化系统，提供移动智能体试验测试过程的可视化推演及人机交互。与现有技术相比，本发明具有多对一的虚实交互孪生测试能力，提升了移动智能体试验的泛化能力、强化了试验测试结果的同时降低了试验研发成本等优点。

技术领域

本发明涉及移动智能体试验测试方法与数字孪生技术研究领域，尤其是涉及一种基于多维赛博空间的移动智能体数字孪生系统。

背景技术

随着人工智能与无人系统技术快速发展，无人车、无人机、机器人等移动智能体在交通物流、城市安防、智能制造、电力巡检等各行各业呈爆发式增长，涉及到人类生活的方方面面，应用场景不胜枚举。为提高移动智能体的自主水平，适应不同复杂场景，需进行大量场景化设备定制开展试验研究，大大增加了智能体研发的成本。以无人机为例，即使无人机在简单避障场景飞行测试过程中，也经常容易发生碰撞，碰撞对无人机硬件造成的损坏，需要重新购买配件进行替换甚至会对试验人员健康造成威胁，实验成本大大提升。另外，在现实场地中进行训练，大部分训练场地面积有限，障碍物不够丰富，训练场景单一，不能很好的反应出各种实际应用场景下可能会出现的问题，训练效果往往不尽如人意。

因此仿真系统一直是移动智能体发展不可或缺的一部分。传统仿真系统可以对智能体及所处环境进行建模，但与真实世界对比存在较大误差，无法直接应用于真实的物理场景。随着信息物理系统(CPS，Cyber Physical Systems)的不断发展和数字孪生技术的出现，通过物理空间中的各类传感器采集的数据不断更新赛博空间中的孪生模型，实现动态数据驱动建模与仿真，使物理空间和赛博空间的无缝融合成为了可能，不仅有效地提高了仿真的准确性和可靠性，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用也具备较大的发展前景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多维赛博空间的移动智能体数字孪生系统，将简单的物理试验空间映射到多个应用类型多种时空尺度的赛博空间并构建可控的各类测试场景，根据移动智能体测试需求实现可观可控的数字孪生推演试验。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多维赛博空间的移动智能体数字孪生系统，所述移动智能体包括无人机、机器人和无人车，所述数字孪生系统具体包括以下结构：

物理空间试验场，为移动智能体测试提供运动空间作为简易物理测试环境；

赛博空间运维系统，根据所述物理空间试验场，进行数据采集融合处理，利用VR技术、集合实体建模技术和多学科联合仿真技术构建的多维映射赛博空间的运行载体；

高通量数据传输信道，为所述赛博空间运维系统与物理空间试验场的信息流交互提供多输入多输出数据传输通道；

虚实多维空间可视化系统，提供移动智能体试验测试过程的可视化推演及人机交互。

所述物理空间试验场包括级联感知模块、安全防护模块和动态场景配置模块。

进一步地，所述级联感知模块包括运动捕捉系统、红外光发射接收器、摄像头、空气温湿度传感器和风速风向传感器，实现全范围高动态多层级的泛在感知。

进一步地，所述运动捕捉系统具体为Vicon运动捕捉系统。

进一步地，所述摄像头包括主动感知摄像头和全景智能摄像头。