天津火伞科技有限公司;重庆市涪陵区气象局吴波获国家专利权
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龙图腾网获悉天津火伞科技有限公司;重庆市涪陵区气象局申请的专利基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119885657B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510067345.7,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法及系统是由吴波;向涛设计研发完成,并于2025-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法及系统,涉及数字孪生技术领域,包括通过多源协同感知网络获取云系多维度数据,经数据配准和质量评估后,采用递归分割算法提取云系基元特征并划分云团区域;然后,构建云系基元特征与真实云系的深度数字孪生映射网络,并进行特征验证和参数优化;最后,对云系进行自适应多重网格离散,建立包含守恒定律的跨区域耦合约束,将云系动态演化过程表征为偏微分方程组,并与深度数字孪生映射网络集成求解,利用实时数字孪生数据动态修正演化预测结果。
本发明授权基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法及系统在权利要求书中公布了:1.基于数字孪生的多尺度云系动态演化仿真建模方法,其特征在于,包括: 采用多光谱相机、激光雷达及毫米波雷达构建多源协同感知网络获取云系近地数据,结合卫星遥感器获取云系顶部数据和地面气象站获取气象要素数据;对获取的多源数据进行相位一致性分析,建立传感器坐标系之间的空间变换矩阵得到配准后的数据,根据信噪比、空间分辨率、时间一致性对配准后的数据进行质量评估并筛选出满足评估阈值的有效数据; 基于所述有效数据,采用递归分割算法提取云系基元特征,计算反射率梯度和温度梯度的极值点划分云团的核心区域,计算核心区域周围的参数衰减曲线划分过渡区域;基于区域划分结果,提取云系的轮廓曲率、灰度分布、纹理特征及多尺度边缘特征,构建所述云系基元特征与真实云系的深度数字孪生映射网络,将所述深度数字孪生映射网络输出的形态特征参数与气象实测数据进行特征验证,并基于验证结果对所述深度数字孪生映射网络的参数进行动态优化,所述深度数字孪生映射网络包括特征编码器、用于存储云系形态模式的层次化动态记忆模块和多任务解码器;所述特征编码器基于云系形态复杂度的自适应采样策略对特征进行编码得到编码特征,所述云系形态复杂度通过轮廓曲率方差和纹理熵的加权组合计算得到;所述层次化动态记忆模块通过注意力机制和引入温度梯度、压力场物理约束的门控更新方式对记忆单元进行更新,动态融合记忆状态和编码特征得到融合特征;基于所述融合特征,采用多粒度时空注意力机制处理云系形态的依赖关系,通过基于云系中心距离的自适应感受野调整捕获空间依赖特征,并引入递归注意力单元建模时间依赖关系,得到具有时空依赖关系的特征表示;将所述特征表示输入多任务解码器进行形态参数预测和重建,并构建包含任务损失、物理约束损失、记忆更新损失和时序平滑损失的联合损失函数对预测结果进行优化,所述联合损失函数的权重系数根据预测误差动态调整; 对核心区域采用自适应多重网格方法进行精细化离散,网格尺度随云团湍流强度和热力参数梯度自动调整,对过渡区域建立考虑云系内部涡旋演化的非均匀网格;基于网格划分结果,对云系动态演化进行仿真建模,建立包含质量守恒、动量守恒和能量守恒的跨区域耦合约束,将云系的动态演化过程表征为包含湍流扩散、热力学参数和区域耦合的偏微分方程组,将所述偏微分方程组与深度数字孪生映射网络集成,采用区域分解方法求解云系整体演化特征,并利用实时数字孪生数据对演化预测结果进行动态修正。
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