系留气球系统数字孪生监控方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
系留气球系统数字孪生监控方法
本专利技术涉及数字孪生
，具体涉及一种系留气球系统数字孪生监控方法。
技术介绍
系留气球系统是利用系留气球作为升空平台，搭载雷达等各种通信、干扰、侦察、探测等电子设备，具有留空时间长、有效载重大、部署方便、费用低廉等优点。系留气球系统主要用于低空、超低空预警，对海警戒和对敌边境线纵深地区的侦察监视，是空中预警飞机和地面雷达网的良好补充。系留气球系统在军事和民用领域都得到了广泛的应用，对于保障国防安全和公共安全起到了重要作用。随着产品数量逐步增加及系留气球设备的老化，导致系留气球系统运行过程中的安全问题逐渐增多，如何保障系留气球系统运行安全已成为迫切需要解决的问题。目前，保障系留气球系统的运行安全的方法主要有系留气球测控方法和远程视频监控方法。系留气球测控方法包括球上测控和球下监控两部分，球上测控负责数据采集，球下监控进行信息的综合展示，远程视频监控方法通过几个固定的摄像头远程监控系留气球的工作状态。然而本申请的专利技术人发现，系留气球测控方法和远程视频监控方法均存在交互手段弱的技术问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种系留气球系统数字孪生监控方法，解决了现有的监控方法交互手段弱的技术问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供一种系留气球系统数字孪生监控方法，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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。优选的，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球体重心旋转；所述地面系留设施数字孪生模型的构建过程包括：创建地面系留设施空物体，将地面系留设施空物体局部坐标系位置设置为世界坐标系的原点处，并将随地面系留设施旋转的模型加入到系留设备物体节点下，实现地面系留设施的旋转能够绕系留塔中心旋转。优选的，所述对系留气球孪生模型进行全方位多视角可视化中的视角包括：地面人员视角、球上跟随自由视角和固定视角。(三)有益效果本专利技术提供了一种系留气球系统数字孪生监控方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：本专利技术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，并通过系留气球系统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，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。本专利技术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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的框图；图2是本专利技术实施例中的数据传输示意图；图3是本专利技术实施例中的数据解析示意图；图4是专利技术实施例中的球体数字孪生模型示意图；图5是专利技术实施例中的地面系留设施数字孪生模型示意图；图6是专利技术实施例中的地面人员视角示意图；图7是专利技术实施例中的球上自由跟随视角示意图；图8是专利技术实施例中的中固定视角示意图；图9是专利技术实施例中的工作状态数据可视化示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例通过提供一种系留气球系统数字孪生监控方法，解决了现有的监控方法交互手段弱的技术问题，实现了对系留气球高程度的可视化监控，保障了系留气球系统的运行安全。本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：本专利技术实施例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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系留气球系统数字孪生监控方法，其特征在于，包括：/n在系留气球系统物理端：/n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；/n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；/n在数字孪生监控端：/n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；/n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；/n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；/n工作状态数据进行可视化展示；/n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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34