[发明专利]一种基于虚拟成像技术的数字孪生系统

摘要

本发明涉及一种基于虚拟成像技术的强映射数字孪生系统。该系统在数字孪生体之间建立多信息协同通讯机制，通过多种传感器采集物理实体系统的形态信息、状态信息和行为信息发送到边缘计算节点，边缘计算节点负责接收传感器信息，并对接收信息进行边缘计算处理；应用虚拟成像技术将数字孪生系统的数字实体以三维可视化的方式投射到真实空间中，同时以虚拟现实的方式展现物理实体的状态信息，增强了数字孪生系统的细节展示效果，满足了多视角观察和沉浸感体验的要求；系统通过上述过程在物理实体与数字实体之间建立了强信息映射，保证了信息以不失真的方式在孪生体之间实时、高速传递。

主权项

1.一种基于虚拟成像的强映射数字孪生系统，包括：物理系统、仿真系统、多传感器采集系统、边缘计算节点、数据中心、终端处理器、虚拟成像系统，其中：物理系统为数字孪生系统的应用场景，包括场景中的实体设备及实体设备周边的物理环境；物理设备具有通讯接口，物理设备通过该通讯接口与传感器连接；仿真系统为数字孪生系统的优化和虚拟调试环境，提供环境模拟、数据流模拟、传感器模拟和虚拟成像模拟和虚拟调试功能，为数字孪生系统提供学习进化环境，优化传感器的数量和分布范围，并指导物理系统的构建，以实现信息的高效传递，减少冗余信息；多传感器采集系统包括仿真优化的多个传感器，多个传感器包括检测实体设备行为信息和状态信息的传感器、检测实体设备周边环境的传感器，该多传感器系统采集物理设备的状态信息、行为信息及周边环境信息；边缘计算节点与多传感器采集系统进行通信连接，其接收周边传感器传送过来的具有不同协议的物理信息数据并进行实时计算和分析过滤，并将计算和分析过滤后的数据打包为数据包发送给终端处理器。终端处理器与边缘计算节点进行通信连接，并与数据中心连接，对接收到的数据包进行解包处理，获得设备的物理状态数据和健康状态信息及用于显示设备状态的第一三维图像信息，同时将解包后得到的节点信息存入数据中心；终端处理器还应用仿真模型并结合数据中心的设备实体历史数据，完成对设备实体的运行状态的分析诊断，并将诊断结果变换成可记录设备物理状态数据和健康状态信息的第二三维图像信息；并将第一三维图像信息和第二三维图像信息发送给虚拟成像设备；虚拟成像设备与数据中心和终端处理器连接，用于对终端处理器的处理结果进行3D成像显示，虚拟成像设备接收自终端处理器处理的第一三维图像信息和第二三维图像信息，并将其按照所需的比例投射到真实的三维空间中。