AAM-VDT: Vehicle Digital Twin for Tele-Operations in Advanced Air Mobility

本研究通过创建一种针对电垂直起降飞行器（eVTOL）的车辆数字孪生系统（VDT），旨在推进先进空中机动性（AAM）中的遥操作，特别是在视线外操作（BVLOS）方面，以提高远程控制的安全性和效率。通过将数字孪生技术与沉浸式虚拟现实（VR）界面相结合，我们显著提高了远程操作员的情境感知和控制精度。我们的VDT框架将沉浸式遥操作与高保真空气动力数据库相结合，这对于真实模拟飞行动力学和控制策略至关重要。在我们的方法论的核心是eVTOL的高保真数字副本，置于一个准确反映物理定律的模拟现实中，使操作员能够通过主从动态来管理飞行器，远远超过传统的2D界面。所设计系统的架构确保了操作员、数字孪生体和实际飞行器之间的无缝交互，实现了精确、即时的反馈。实验评估包括推进数据收集、模拟数据库保真度验证和远程操作测试，验证了系统在精确控制命令传输和维护数字-物理eVTOL同步方面的能力。我们的研究结果强调了VDT系统在增强AAM效率和安全性方面的潜力，为自主飞行器中更广泛的数字孪生应用铺平了道路。

本论文旨在通过创建一种适用于eVTOL飞行器的车辆数字孪生系统（VDT）来推进先进空中移动（AAM）中的远程操作，以增强远程控制的安全性和效率，特别是针对视线之外的操作。

本文的关键思路是将数字孪生技术与沉浸式虚拟现实（VR）界面相结合，以显著提高远程操作员的情境感知和控制精度。该VDT框架将沉浸式远程操作与高保真度空气动力学数据库相结合，这对于真实模拟飞行动力学和控制策略至关重要。该系统的核心是将eVTOL的高保真度数字复制品放置在一个准确反映物理规律的模拟现实中，使操作员能够通过主从动态来管理飞行器，大大优于传统的2D界面。

本文的亮点在于使用数字孪生技术和沉浸式虚拟现实技术相结合，提高了远程操作员的情境感知和控制精度。实验评估验证了该系统在精确控制命令传输和维护数字-物理eVTOL同步方面的能力。该研究为数字孪生在自主空中飞行器中的广泛应用铺平了道路。

最近在这个领域中，还有一些相关研究，例如“基于虚拟现实的远程操作系统设计”和“数字孪生在智能制造中的应用”。