数字孪生系统

概述
        数字孪生技术是以数字化方式创建的虚拟对象为基础，借助历史数据、实时数据以及算法模型等，描述、模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。恒润的数字孪生系统是基于智能驾驶仿真、港口无人车队运营、港口数据平台，开发的一套数字化港口解决方案。恒润可以提供基于港口或其他物流场景的数字孪生解决方案。

方案介绍
        数字孪生系统主要由对象孪生系统、三维视景系统和健康管理系统这三个主要部分构成。

• 对象孪生系统：

        对象孪生系统是一个全要素、全链路、数据模型结合的仿真系统。完整的虚拟港口，包括港口订单系统，港口负责统筹调度的TOS系统，负责车队调度的车控后台系统，以及孪生实体。孪生实体包括无人集卡、货轮、港机和集装箱。其中，无人集卡包含车辆动力学模型以及智能驾驶算法。虚拟港口可以进行完整闭环仿真——从港口订单，到TOS指令下发，再经过无人集卡车队、港机系统和船舶系统的密切协作，最终实现集装箱集散。
        整个闭环链路的各环节，都可以作为被测试对象，在孪生系统中的虚拟港口中进行开发验证，比如TOS系统、车队后台调度算法、智能驾驶算法。

• 三维视景系统：

        三维视景系统是基于图形渲染引擎在工作站上实现的动画演示方案。具体到港口环境，主要内容包括opendrive高精地图道路及附属物解析、可视化，背景环境生成，三维元素建模和三维元素位置标定。
        使用三维视景系统，可以实现虚拟港口运行动画呈现，港口运营历史数据动画回放，以及港口实时动画展示等功能。

• 健康管理系统： 

        健康管理系统是自动化港口运营过程中，处理异常情况的智能化解决方案。对象孪生系统中的关键环节，如无人集卡，基于物理模型和历史数据，建立了数字孪生体。在港口运营过程中，健康管理系统可以从云平台数据系统实时接收车端上传的车辆运行数据，与此同时，还能接收到无人集卡数字孪生孪生体的实时仿真结果。基于实时运营数据和实时孪生仿真数据，健康管理系统可对运营状态进行诊断、预测和决策。

系统特点

• 港口各环节都可在仿真平台进行完整闭环开发验证，场景覆盖度高
• 不同精度的模块化仿真模型，根据仿真需求进行总体配置
• 可支持不同开发阶段的XIL仿真
• 基于港口环境的三维模型库
• 可定制的三维视景呈现方案
• 数字孪生解决方案不仅限于港口环境，可以扩展到矿区、园区等其他物流场景

应用案例
        数字孪生系统已应用于港口，支持了智能驾驶算法、车队调度算法、TOS系统的开发验证。在场地验证前，先进行仿真验证，可以提前发现问题，并快速迭代，提高开发效率。三维视景系统的回放功能给历史数据分析人员提供直观可见的动画视频，港口实时动画功能提供额外的监控视角，辅助港口的运营工作。