一种数字孪生信号自由组合交互的方法、系统及设备与流程

本发明涉及虚拟现实，具体涉及一种数字孪生信号自由组合交互的方法、系统及设备。

背景技术：

1、数字孪生是一个物理实体在数字世界中的精确虚拟副本，数字孪生体内在运动变化规律跟物理实物一样，即活得像物理实物，与现实世界中的物理对象或过程相对应，其孪生体外观内部结构模型与相应的物理对象一致，且数字孪生体能自主接收信号、发送信号、传递信号，能够根其他的数字孪生体或者物理真机自主交互。

2、xr(扩展现实)是包含虚拟现实(vr)增强现实(ar)混合现实(mr)的统称，为用户提供增强的感知和交互体验。随着xr数字孪生信号交互技术领域的迅速发展，用户可与数字孪生模型之间进行信号交互，例如：手势识别和追踪技术、视线跟踪和注视交互技、声音和语音交互以及物体追踪和虚实融合。

3、而在数字孪生技术领域中，往往需要基于多个实物模型构建多个数字孪生体模型，而如何快速实现数字孪生体之间的信号交互是非常重要的环节，目前可以通过编程序的方式去实现数字孪生体之间的信号交互，但是制作效率低下，且这种方式要求制作人员必须懂得编程技术，这对制作人员的编程技术和能力提出了高要求，导致开发难度大。此外，数字孪生体之间的交互控制程序紧耦合，难以适应大规模、灵活变化组合的实时运行数字孪生系统。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的数字孪生体之间信号交互的效率低下、难度大的问题，本发明的目的在于提供一种数字孪生信号自由组合交互的方法、系统及设备，支持大规模的、实时灵活的运行数字孪生系统中的孪生体的自由组合交互。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种数字孪生信号自由组合交互的方法，包括以下步骤：

4、s1：创建可视化界面，所述可视化界面可进行编辑和连接，在可视化界面创建多个数字孪生体；

5、s2：选中任意两个不同数字孪生体的节点进行信号连接完成信号交互。

6、进一步的，所述数字孪生体包括参数属性、输入属性和输出属性，

7、所述参数属性是指物理对象的固有模型的结构属性，如质量、体积、长度、几何模型结构形状、材质、纹理等，

8、所述输入属性是指孪生体的信号输入，

9、所述输出属性是指孪生体的信号输出，

10、所述数字孪生体中的任意两个不同孪生体的输出属性和输入属性的数据值类型一致时可直接连接，所述数字孪生体中的任意两个不同孪生体的输出属性和输入属性的数据值类型不同时通过中间信号数据值类型转换后再连接，实现任意两个数字孪生体的信号自由组合交互。

11、进一步的，所述s2步骤具体包括：

12、s201：解析连接语句，采集用户在可视化编辑界面上选择孪生体源节点与目标节点的连接线两端的名称以及数据类型，得到源节点、目标节点及连接信号的数据值类型；

13、s202：根据s201的解析结果，通过遍历孪生体的节点找到对应的源节点和目标节点；

14、s203：找出源节点的输出事件，系统引擎为该输出事件创建一个事件监测通知列表，并通过事件通知接口，将目标节点接收者加入到事件监测通知订阅列表中，为输出事件信号与目标节点接收者建立自动的信号连接与传递关系；

15、s204：提取事件数据，当源节点的输出事件有信号输出时，目标节点就会接收该事件的信号数据；

16、s205：设置目标节点数据，目标节点将源节点输出事件的数据通过目标节点提供的数据设置接口赋值给目标节点对应输入事件进而驱动目标节点内部运算，从而实现数字孪生体之间的信号传递。

17、进一步的，所述s2步骤还包括：

18、s206：判断目标孪生体模型的基本属性是否发生变化，目标节点判断输入事件是否跟参数属性关联，如果有关联则修改模型属性，并进行更新渲染，如果没有则结束流程。

19、进一步的，所述可视化界面可通过鼠标拖动方式连接不同孪生体的信号。

20、本发明还提供了一种数字孪生信号自由组合交互系统，用以执行上述所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，

21、包括可视化界面、创建模块、解析模块以及系统引擎，

22、所述创建模块能创建多个不同的数字孪生体，

23、所述解析模块采集分析任意两个孪生体的源节点、目标节点及连接信号的数据值类型，

24、所述系统引擎对源节点和目标节点进行信号连接与传递。

25、进一步的，还包括渲染引擎，用于更新渲染。

26、进一步的，所述创建模块创建的数字孪生体设置为框架结构，包括数据值类型标识、输出三角号、输入三角号，通过鼠标选中任意两个孪生体其中一个孪生体的对应数值类型的输出三角号，拖动鼠标至对应的另一个孪生体的输入三角号，生成信号连接线，以连接语句的形式保存。

27、进一步的，所述数字孪生体的数据值类型包括浮点数、整型、布尔、时间、字符串、节点、旋转和三维向量。

28、本发明还提供了一种数字孪生信号自由组合交互设备，

29、包括存储器和处理器，

30、所述存储器上存储有用于数字孪生信号自由交互的程序，

31、所述处理器根据存储器的数字孪生信号自由交互的程序执行所述的数字孪生信号自由组合交互方法。

32、本发明至少具有以下有益效果：

33、1、本发明提供的一种数字孪生信号自由组合交互的方法，通过设计可编辑和连接的可视化界面，通过鼠标拖动方式连接不同孪生体的信号，操作简便，整个过程快速高效；

34、2、本发明提供的一种数字孪生信号自由组合交互的方法，可视化界面可创建多个数字孪生体进行信号交互，降低了对制作人员的编程技术和能力的高要求，提高了数字孪生体之间的信号交互效率，支持大规模、灵活变化组合的实时运行数字孪生体的信号交互。

技术特征：

1.一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，所述数字孪生体包括参数属性、输入属性和输出属性，所述数字孪生体中的任意两个不同孪生体的输出属性和输入属性的数据值类型一致时可直接连接，所述数字孪生体中的任意两个不同孪生体的输出属性和输入属性的数据值类型不同时通过中间信号数据值类型转换后再连接，实现任意两个数字孪生体的信号自由组合交互。

3.根据权利要求2所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，所述s2步骤具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，所述s2步骤还包括：s206：判断目标孪生体模型的基本属性是否发生变化，目标节点判断输入事件是否跟参数属性关联，如果有关联则修改模型属性，并进行更新渲染。

5.根据权利要求1所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，所述可视化界面可通过鼠标拖动方式连接不同孪生体的信号。

6.一种数字孪生信号自由组合交互系统，用以执行权利要求1-5任意一项所述的一种数字孪生信号自由组合交互方法，其特征在于，包括可视化界面、创建模块、解析模块以及系统引擎，所述创建模块能创建多个不同的数字孪生体，所述解析模块采集分析任意两个孪生体的源节点、目标节点及连接信号的数据值类型，所述系统引擎对源节点和目标节点进行信号连接与传递。

7.根据权利要求6所述的一种数字孪生信号自由组合交互系统，其特征在于，还包括渲染引擎，用于更新渲染。

8.根据权利要求7所述的一种数字孪生信号自由组合交互系统，其特征在于，所述创建模块创建的数字孪生体设置为框架结构，包括数据值类型标识、输出三角号、输入三角号，通过鼠标选中任意两个孪生体其中一个孪生体的对应数据值类型的输出三角号，拖动鼠标至对应的另一个孪生体的输入三角号，生成信号连接线，以连接语句的形式保存。

9.根据权利要求8所述的一种数字孪生信号自由组合交互系统，其特征在于，所述数字孪生体的数据值类型包括浮点数、整型、布尔、时间、字符串、节点、旋转和三维向量。

10.一种数字孪生信号自由组合交互设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有用于数字孪生信号自由交互的程序，所述处理器根据存储器的数字孪生信号自由交互的程序执行权利要求1-5任意一项所述的数字孪生信号自由组合交互方法。

技术总结
本发明涉及虚拟现实技术领域，具体公开了一种数字孪生信号自由组合交互的方法、系统及设备，通过创建可进行编辑和连接的可视化界面，在可视化界面创建多个数字孪生体，选中任意两个不同数字孪生体的节点进行信号连接完成信号交互。同时，设置数字孪生信号自由组合交互系统，包括可视化界面、创建模块、解析模块、系统引擎以及渲染引擎，来执行任意两个数字孪生体之间的信号自由组合交互。本发明通过可编辑和连接的可视化界面来实现数字孪生体之间的信号自由组合和交互，支持大规模、灵活变化组合的实时运行数字孪生系统，提高了数字孪生系统的信号交互的运行效率。

技术研发人员：林庆平
受保护的技术使用者：厦门凤凰创壹软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6