【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空虚实联合平台构建领域，具体涉及一种基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统、方法及平台。
技术介绍
1、数字孪生技术是一种通过虚拟模型和物理世界之间的实时数据连接来模拟、预测和优化现实世界系统的方法。它利用物联网、大数据、人工智能等技术，将现实世界的物体、系统或过程映射到虚拟空间，实现实体与虚拟体之间的信息交流与协同。
2、在航空领域，数字孪生技术的应用可以显著提升航空飞机的性能和可靠性。由于航空飞机运行环境多变，其性能与设计、制造等过程紧密相关，随着控制系统和传感器技术的发展，监测数据量急剧增长，数据呈现出高速、多源、异构等典型特征，当前的技术难以满足航空飞机在动态多变环境下的状态实时评估、预测的高精度需求。数字孪生技术凭借其多尺度、高保真的模型和全生命周期的数据管理能力，在虚拟空间内同步反映飞机的状态。通过三维模型等可视化技术，数字孪生能够直观、形象地展示飞机的运行状况。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术的不足，本专利技术提出一种基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统、方法及该平台，以期通过虚实结合的方式，进一步提高航空器的性能和可靠性，降低维护成本，并延长使用寿命。
2、具体地，一方面，本专利技术提供一种基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其包括虚拟模型构建模块、物理属性模拟和规则设置模块、平台可视化模块、虚拟映射模块、运行状态监测模型构建模块、性能评价模块、状态预测模块以及检修报告生成模块；
3、所述虚拟模型构建模
4、所述物理属性模拟和规则设置模块用于对航空飞机本身具有的物理属性和规律利用unity3d进行物理属性模拟和规则设置，实现物理实体在虚拟环境中的体现；具体包括重力设置、物理材质设置以及摄像机系统设置，重力设置具体为在unity编辑器中，修改项目的物理设置调整全局重力；物理材质设置具体为通过physics material定义物理材质，物理材质包括动态摩擦力、静态摩擦力和弹力属性；动态摩擦力的参数范围设置为0到1之间，静态摩擦力的参数范围设置为0到1之间，弹力属性的参数范围设置为0.1到0.2之间；摄像机系统包括控制前进方向的拟人预制体和主摄像头；
5、所述平台可视化模块用于搭建孪生平台的可视化页面；
6、所述虚拟映射模块用于对各个航空飞机组件的交互和映射关系进行绑定和调试，设计交互功能并实现虚拟映射；
7、所述运行状态监测模型构建模块用于采集待预测部件的多源数据，依托informer模型，对模型进行训练，实现对该部件运行状态的预测；
8、所述性能评价模块用于对预测模型的训练结果进行性能评价；
9、所述状态预测模块用于保存预测模型后编写动态链接库并在平台故障预测时调用所述动态链接库实现航空飞机的状态预测；
10、所述检修报告生成模块用于在完成状态预测后，自动生成一份指导性检修报告，所述指导性检修报告能够通过结合航空飞机3d组件，清晰标注出故障发生的具体区域。
11、优选地，所述平台可视化模块在unity3d中创建ui组件，用于展示数据和实现用户交互，ui组件为text或button，通过调整ui元素的位置、大小和样式得到预设可视化界面。
12、优选地，所述虚拟映射模块在unity3d中通过c#脚本控制ui组件的行为和交互逻辑，首先，在unity编辑器中创建并配置ui组件，接着，创建一个c#脚本文件，并在其中定义公共方法来更新ui组件的内容，然后，将脚本附加到包含ui组件的航空组件对象上，并在inspector面板中设置脚本的公共字段，确保脚本能够正确引用ui组件，最后，通过运行和测试来验证脚本的功能，确保ui组件能够按照预期响应交互。
13、优选地，所述运行状态监测模型构建模块采用informer模型对待预测部件信号进行预测，对预测结果进行诊断，informer模型包括编码器和解码器，所述编码器用于从输入的历史时间序列数据中提取特征，所述解码器用于将编码器产生的高维特征映射为目标时间序列生成未来的时间序列预测。
14、优选地，所述性能评价模块通过预测评价指标能够评估预测结果的精度，所述性能评价模块采用平均绝对误差mae、均方根误差rmse和决定系数r2评定预测结果的准确性；
15、平均绝对误差mae通过计算预测值与实际观测值之间差异的绝对值的平均值衡量误差的大小，mae的计算公式如下：
16、
17、其中，yi为第i个观测值，为所有观测值的平均值，f(xi)为第i个观测值的模型预测值，m为时间序列长；
18、均方根误差rmse为观测值与模型预测值之间差异的标准差，rmse的计算公式如下：
19、
20、r2为模型能够解释的实际观测值与总观测值之间的比例，r2的值由ssr、sst和sse三个参数决定，ssr为预测数据与真实数据均值之差的平方和，sst为真实数据和其均值之差的平方和，sse为真实数据和预测数据之差的平方和，sst＝ssr+sse；ssr、sst和sse三个参数的计算公式如下：
21、
22、决定系数r2的计算公式如下：
23、
24、r2的值越接近1，表示模型对数据的拟合越好。
25、优选地，生成检修报告的具体步骤为：
26、创建故障标注，在故障位置添加一个红色框或箭头，当某组件被预测出故障时，标注开始闪烁；
27、定义一个检修报告的模板，模板包含故障描述、检修步骤和注意事项；
28、使用unity的screencapture.capturescreenshot方法截图3d模型的故障标注视本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：其包括虚拟模型构建模块、物理属性模拟和规则设置模块、平台可视化模块、虚拟映射模块、运行状态监测模型构建模块、性能评价模块、状态预测模块以及检修报告生成模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述平台可视化模块在Unity3D中创建UI组件，用于展示数据和实现用户交互，UI组件为Text或Button，通过调整UI元素的位置、大小和样式得到预设可视化界面。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述虚拟映射模块在Unity3D中通过C#脚本控制UI组件的行为和交互逻辑，首先，在Unity编辑器中创建并配置UI组件，接着，创建一个C#脚本文件，并在其中定义公共方法来更新UI组件的内容，然后，将脚本附加到包含UI组件的航空组件对象上，并在Inspector面板中设置脚本的公共字段，确保脚本能够正确引用UI组件，最后，通过运行和测试来验证脚本的功能，确保UI组件能够按照预期响应交互。
4.根据权利要求1所述的基于
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述性能评价模块通过预测评价指标能够评估预测结果的精度，所述性能评价模块采用平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE和决定系数R2评定预测结果的准确性；
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：生成检修报告的具体步骤为：
7.一种基于权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统的航空虚实联合平台构建方法，其特征在于：其包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的航空虚实联合平台构建方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下子步骤：
9.根据权利要求7所述的航空虚实联合平台构建方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下子步骤：
10.一种利用权利要求7所述的航空虚实联合平台构建方法搭建的航空虚实联合平台，其特征在于：航空虚实联合平台包括感知传输层、数据层、服务层和应用层，所述感知传输层通过各种传感器收集数据并通过大数据、物联网和云服务向数据层传输数据；所述数据层包括静态数据库、动态数据库和知识文档，静态数据库包括配置信息、历史数据、业务数据以及专家经验；动态数据库包括机载监测数据、机载运维数据、集成数据和应急数据；知识文档包括故障辞典、产品技术说明、诊断方法、指南、案例，维修手册、章程以及案例；服务层包括数据存储单元、读取单元、可视化单元、文件下载单元、诊断单元、预测单元、报告生成单元、数据查询单元、信息发布单元、更新同步单元以及信息浏览单元，应用层的可视化管理分为PC端显示、移动端显示和大屏显示。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：其包括虚拟模型构建模块、物理属性模拟和规则设置模块、平台可视化模块、虚拟映射模块、运行状态监测模型构建模块、性能评价模块、状态预测模块以及检修报告生成模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述平台可视化模块在unity3d中创建ui组件，用于展示数据和实现用户交互，ui组件为text或button，通过调整ui元素的位置、大小和样式得到预设可视化界面。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述虚拟映射模块在unity3d中通过c#脚本控制ui组件的行为和交互逻辑，首先，在unity编辑器中创建并配置ui组件，接着，创建一个c#脚本文件，并在其中定义公共方法来更新ui组件的内容，然后，将脚本附加到包含ui组件的航空组件对象上，并在inspector面板中设置脚本的公共字段，确保脚本能够正确引用ui组件，最后，通过运行和测试来验证脚本的功能，确保ui组件能够按照预期响应交互。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的航空虚实联合平台构建系统，其特征在于：所述运行状态监测模型构建模块采用informer模型对待预测部件信号进行预测，对预测结果进行诊断，informer模型包括编码器和解码器，所述编码器用于从输入的历史时间序列数据中提取特征，所述解码器用于将编码器产生的高维特征映射为目标时间序列生成未来的时间序列预测。
5.根据权利要求1所述的基于数字...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐一中，孙龙龙，封锦琦，贾晋媛，陈洪全，杨占才，
申请(专利权)人：北京长城航空测控技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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