Fédération de jumeaux numériques de capteurs intelligents IEEE 1451 pour la recherche IoT/CPS

Les systèmes cyber-physiques (CPS) sont des systèmes intelligents qui incluent des réseaux d'interaction physique et cybernétique ingénierie. Les CPS concernent les activités collaboratives et interactives entre les composants cyber et physiques grâce à la détection et à l'action. L'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) 1451, une famille de normes d'interface pour capteurs intelligents, définit un ensemble d'interfaces de communication ouvertes, communes, indépendantes du réseau pour les transducteurs intelligents (capteurs ou actionneurs) afin d'atteindre l'interopérabilité des données de capteurs entre les composants cyber et physiques des CPS. L'architecture de haut niveau IEEE 1516 (HLA) est une norme pour la modélisation et la simulation de processus distribués et hétérogènes. L'expérimentation CPS nécessite souvent l'intégration de différents outils de simulation spécifiques à un domaine sur une plateforme commune en utilisant une méthode appelée co-simulation. Afin de faciliter une large gamme de simulations et d'expériences CPS, le National Institute of Standards and Technology (NIST) a développé un environnement universel CPS pour fédération (UCEF), qui est un ensemble d'outils pour concevoir et mettre en œuvre des expériences fédérées, collaboratives et interactives pour les CPS en utilisant HLA. Cet article présente une fédération de jumeaux numériques de capteurs intelligents IEEE 1451, qui a été développée en utilisant UCEF. Le jumeau numérique est un simulateur numérique ou une réplique numérique d'un capteur intelligent IEEE 1451 réel. Le jumeau numérique imite à la fois des comportements non linéaires souhaités et des modes de défaillance pour simuler un véritable capteur sur le terrain. Cette fédération se compose de trois fédérés : un fédéré jumeau numérique de capteur intelligent IEEE 1451 (DTF), un fédéré testeur de jumeau numérique IEEE 1451 (DTTF) et un gestionnaire d'expérience fédérée. Dans cette fédération, le DTTF peut communiquer avec le DTF via des interactions HLA qui représentent les messages de demande et de réponse de l'IEEE P1451.1. Une expérience fédérée utilisant trois instances de jumeaux numériques IEEE 1451 est décrite en détail et les résultats expérimentaux sont fournis dans cet article. Cette fédération fournit une base pour la recherche et les expériences CPS dans le banc d'essai CPS du NIST.