本公開(kāi)涉及數(shù)據(jù)同化，尤其涉及基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)構(gòu)建觀測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的虛擬模型，從而模擬或反映觀測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和性能。在構(gòu)建和維護(hù)虛擬模型的過(guò)程中，需要使用數(shù)據(jù)同化技術(shù)，將觀測(cè)對(duì)象收集的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)有效地融入到虛擬模型中，從而確保模型能夠準(zhǔn)確反映物理對(duì)象的當(dāng)前和預(yù)測(cè)狀態(tài)。

2、相關(guān)技術(shù)中，通常將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入濾波算法進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，然而，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)具有局部和不均勻分布噪聲，并且存在稀疏性，導(dǎo)致虛擬模型無(wú)法準(zhǔn)確地捕捉到觀測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)，進(jìn)而影響虛擬模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開(kāi)示例性實(shí)施例提供了一種基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法、設(shè)備和介質(zhì)，以解決相關(guān)技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、本公開(kāi)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法，該方法包括：

3、構(gòu)建觀測(cè)對(duì)象的代理模型，并獲取所述代理模型輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果和所述觀測(cè)對(duì)象的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；

4、對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果和所述實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行一致性校驗(yàn)，獲得校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；

5、對(duì)校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行序列對(duì)齊處理，獲得處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；

6、基于所述處理后的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果對(duì)所述處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，獲得所述觀測(cè)對(duì)象的目標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果。

7、本公開(kāi)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)示例性實(shí)施例所述的方法。

8、本公開(kāi)示例性實(shí)施例的又一個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)示例性實(shí)施例所述的方法。

9、本公開(kāi)示例性實(shí)施例的又一個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)示例性實(shí)施例所述的方法。

10、如以下將詳細(xì)描述的，根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的一種基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法，通過(guò)構(gòu)建觀測(cè)對(duì)象的代理模型，并獲取代理模型輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果和觀測(cè)對(duì)象的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行一致性校驗(yàn)，獲得校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；對(duì)校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行序列對(duì)齊處理，獲得處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；基于處理后的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果對(duì)處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，獲得觀測(cè)對(duì)象的目標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果。因此，本公開(kāi)提供的數(shù)據(jù)同化方法通過(guò)一致性校驗(yàn)和序列對(duì)齊處理解決了實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)具有噪聲以及存在稀疏性的技術(shù)問(wèn)題，從而提高了代理模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建觀測(cè)對(duì)象的代理模型，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果和所述實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行一致性校驗(yàn)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果和所述實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行序列對(duì)齊處理，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述處理后的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果對(duì)所述處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)同化模型包括第一編碼器、第二編碼器、特征融合模塊、多頭注意力機(jī)制以及前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述第一編碼器用于分別對(duì)所述原始輸入和所述觀測(cè)輸入進(jìn)行編碼處理；所述第二編碼器用于對(duì)所述靜態(tài)協(xié)變量進(jìn)行編碼處理；所述特征融合模塊將所述原始輸入、觀測(cè)輸入和靜態(tài)協(xié)變量分別對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)果進(jìn)行特征融合處理，獲得所述特征融合結(jié)果；多頭注意力機(jī)制用于并行對(duì)所述特征融合結(jié)果進(jìn)行特征提取，獲得多頭特征信息；所述前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于所述多頭特征信息，獲得所述觀測(cè)對(duì)象的目標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)同化模型的數(shù)據(jù)同化過(guò)程為：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及數(shù)據(jù)同化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法、設(shè)備和介質(zhì)。上述基于數(shù)字孿生與虛實(shí)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)同化方法包括：構(gòu)建觀測(cè)對(duì)象的代理模型，并獲取代理模型輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果和觀測(cè)對(duì)象的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行一致性校驗(yàn)，獲得校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；對(duì)校驗(yàn)通過(guò)的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行序列對(duì)齊處理，獲得處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果；基于處理后的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果對(duì)處理后的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)同化，獲得觀測(cè)對(duì)象的目標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果。本公開(kāi)通過(guò)一致性校驗(yàn)和序列對(duì)齊處理解決了實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)具有噪聲以及存在稀疏性的技術(shù)問(wèn)題，從而提高了代理模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：崔晉,崔譯文,趙凡舒,袁梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6