[发明专利]复杂系统级数字孪生运行虚实一致性判定与交互方法

权利要求书

1.一种复杂系统级数字孪生运行虚实一致性判定与交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：描述复杂系统实体的各项特征属性，构建物理空间内的各项子空间：根据各项系统任务需求，自上而下分解为作业流程二级子系统、参与各项作业的要素实体，构建实体空间基于物联网技术与数采模块，对实体空间数据进行采集和提取，并对原始数据进行分类、映射、关联操作，形成数据空间通过传感器、物理感知模块，感知实体空间的各要素实时状态，包括时序状态下要素的时间量、空间量、工作状态、负载状态，建立状态空间描述物理空间内动作执行的全过程，包括接受辅助决策、实体空间状态约束判别、操作指令执行，建立动作空间

步骤2：基于虚实空间构建和虚实空间运行交互进行一致性判定：对虚拟的状态空间和物理的状态空间在同一采样下的状态数据相似度进行计算，通过评价指标θ^e1进行判定；对虚拟状态空间相对于物理状态空间的映射跟随进行讨论，基于虚实空间各个步骤运行过程的时间分析，对状态映射的时间延迟进行计算，并通过评价指标θ^e2对状态跟随一致性进行判定；对虚拟空间内的动作空间的态势预演与实体空间状态演化的时间差进行计算，包括虚实空间运行过程的时间、状态预演的超前时间、实际决策时的实体状态时刻，并通过评价指标θ^e3对状态预演一致性进行判定；

步骤3：根据复杂系统数字孪生体的各个子空间机制与关联关系，建立所述复杂系统级孪生体虚拟空间、物理空间的运行与交互流程，并对流程中各个步骤进行时域分析；结合步骤2中一致性判定方法，实现完整的虚实交互，实现复杂系统级数字孪生工程应用。

2.根据权利要求1中所述的一种复杂系统级数字孪生运行虚实一致性判定与交互方法，其特征在于：

所述步骤1中，对于所述物理空间的表征，包括对实体空间、数据空间、状态空间、动作空间的表征其基于虚拟空间的四维架构进行构建，从而与之形成双向映射关联，其中，为虚拟空间的实体空间、数据空间、状态空间、动作空间。

3.根据权利要求2中所述的一种复杂系统级数字孪生运行虚实一致性判定与交互方法，其特征在于：所述物理空间的表征方法如下：

(1)实体空间表征：通过实际复杂系统内的实体感知器件，对实体空间构建模型相关信息进行提取和采集，基于系统任务需求，针对系统任务集内某一任务T_p，自上而下对实体空间内部结构解析，分解至二级子系统即某任务内依照时序流程的作业集{G_k,k＝1,2,…,n(p)}，n(p)为第p项任务中的作业个数；最终分解为完成单项作业所需的要素集其中f(m)为要素对应的功能属性，N_s为要素类别的数目，N_i为第i类要素内的要素数目。构成实体空间，完成对复杂系统实体结构的实时表征；所述实体感知器件包括监视器、传感器和设备内嵌仪表；

(2)数据空间表征：通过实际复杂系统内的数据采集器、有线/无线通信、物联网，实现对实体空间内各要素异构数据的采集，并将所述原始数据存储至物理空间的数据空间中，通过数据处理、分类、关联挖掘、与业务映射关联，将数据整理并存储为与虚拟空间构建格式相同的三维数据集；

(3)状态空间表征：针对实体感知器件，监控实体空间内各要素的实时状态，包括时序集{S(t₁),S(t₂),…,S(t_N)}、空间集{S(w₁),S(w₂),…,S(w_N)}、工作状态负载状态其中N为要素的总个数，α_k(j)为第j要素所在任务系统对于作业的优先级，p_m(j)为第j要素对应功能属性在任务流程内的重要度；

(4)动作空间表征：参考态势预演和决策引擎得到的辅助决策，基于实际动作规则对实体状态、约束条件进行判别，完善执行方案，执行实际指令至实体空间进行作业。