(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210837210.0 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 西安电子科技大 学广州研究院 地址 510000 广东省广州市黄埔区中新知 识城海丝中心B5、 B6、 B7栋 (72)发明人 杨清海　尚傲　张晓康　吴伟华　 武艳　 (74)专利代理 机构 广东省中源正拓专利代理事 务所(普通 合伙) 44748 专利代理师 王明亮 (51)Int.Cl. G06F 3/01(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种面向虚拟和物理世界连接构建系统 (57)摘要 本发明公开了一种面向虚拟和物理世界连 接构建系统， 包括采集执行模块， 采集执行模块 用于采集数据以及对控制命令进行执行； 传感器 处理单元， 用于接收采集执行模块采集的数据信 息， 并且对数据进行误差检测、 格式转换 以及数 据分析； 虚拟世界服务器， 用于接收传感器处理 单元发送的数据， 并且对完成虚拟世界对物理世 界事物的映射， 并发送执行控制命令到传感器处 理单元， 通过传感器处理单元发送到采集执行模 块执行对应的操作； 本发明为构建元宇宙和数字 孪生等系统提供通用平台基础， 针对不同类型多 传感器获取的数据能够实时有效的处 理。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115309264 A 2022.11.08 CN 115309264 A 1.一种面向虚拟和物理世界连接构建系统， 其特征在于， 包括采集执行模块， 采集执行 模块用于采集数据以及对 控制命令进行 执行； 传感器处理单元， 用于接收采集执行模块采集的数据信 息， 并且对数据进行误差检测、 格式转换以及数据分析； 虚拟世界服务器， 用于接收传感器处理单元发送的数据， 并且对完成虚拟世界对物理 世界事物的映射， 并发送执行控制命令到传感器处理单元， 通过传感器处理单元发送到采 集执行模块执 行对应的操作。 2.根据权利要求1所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述采 集执行模块包括用于采集数据信息的传感器和用于执 行命令的执 行器。 3.根据权利要求2所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述传 感器包括 生物相关传感器、 环境相关传感器、 视听相关传感器以及位置距离传感器。 4.根据权利要求2所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述传 感器通过有线传输和无线传输的通信方式将数据传输到传感器处理单元并转换为自定义 的标准JSON格式。 5.根据权利要求4所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述传 感器标准JSON格式包括时间戳、 基本属性和传感器测量信息 。 6.根据权利要求2所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述执 行器包括感官相关执行器和环境相关执行器， 执行器使用定义的标准化数据格式， 执行器 标准化数据格式包括时间戳、 基本属性和命令信息 。 7.根据权利要求1所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述传 感器处理单元选用嵌入式设备作为边缘计算设备完成低延迟部署， 通过将神经网络训练好 的模型部署在嵌入式设备 上运行。 8.根据权利要求1所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述虚 拟世界服 务器与传感器处 理单元通过即时通信协议进行 数据传输 。 9.根据权利要求4所述的一种面向虚拟和物 理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述有 线传输包括但不限于 ModBus、 USB、 RS ‑485和Ethernet的协议类型。 10.根据权利要求4所述的一种面向虚拟和物理世界连接构建系统， 其特征在于， 所述 无线传输包括但不限于RFID、 红外、 ZigBe e、 蓝牙、 GPRS、 4G/ 5G、 WiFi和NB－ IoT的协议类型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115309264 A 2一种面向虚拟和物理世界 连接构建系统 技术领域 [0001]本发明涉及智能制造技术领域， 具体涉及一种面向虚拟和物理世界连接构建系 统。 背景技术 [0002]工业4.0时代被看作是以智能制造为主导的 “第四次工业革命 ”。 移动互联 网、 大数 据、 云计算、 社会媒体和内存数据库技术的到来快速推动了物理和虚拟 世界的结合。 随着信 息物理融合系统以及物联网的发展， 数以十亿计的智能设备和机器产生大量的数据， 在虚 拟世界和现实世界之间搭起了桥梁。 数字 孪生技术以及元宇宙迅速发展。 [0003]数字孪生是在充分利用物理模型、 传感器更新、 运行历史等数据基础上集成多学 科、 多物理量、 多尺度、 多概率的仿 真过程， 在虚拟空间中完成映射， 其真正功能在于能够在 物理世界和数字世界之 间全面建立准 实时联系， 并通过虚拟资产反映相对应的物理资产的 全生命周期过程。 物理实体、 虚拟模型、 数据、 连接和服务是数字孪生的核心要 素。 元宇宙是 对现实世界的虚拟化、 数字化过程， 元宇宙基于扩展现实技术提供沉浸式体验， 基于数字孪 生技术生成现实世界的镜像， 并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑， 实现虚拟世界 与现实世界的融合和交 互。 [0004]现有的MPEG ‑V协议标准提出的针对各种类型的新型交互设备在物理世界和虚拟 世界之间具有统一的数据 交互格式和提供一种体系 结构， 并指定相关信息交互标准， 但更 多是提供多媒体下视觉和听觉的感官效果， 缺少针对触觉、 嗅觉和味觉的交互， 缺少标准化 接口以及数据格式， 存在感知维度的局限， 缺少人与虚物触力觉反馈， 运动自由度的局限， 多感觉通道不 一致问题， 难以保证理世界环境和虚拟世界环境的呈现一 致性。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种面向虚拟和物理世界连接构建系统， 增强用户、 物理 世界和虚拟 世界三者的实时交互， 针对现有协 议标准局限于提供多媒体下视觉和听觉的感 官效果情况下， 感知维度的存在局限， 缺少人与虚物触力觉反馈， 运动自由度的局限， 多感 觉通道不一致问题， 针对虚拟与 物理世界连接提出用于从传感器获取信息和控制执行器的 数据格式和API， 实现视觉、 听觉、 触觉、 嗅觉和味觉等感官数据的获取以及识别， 解决来 自 不同类型传感器的数据冲突。 [0006]本发明的目的可以通过以下技 术方案实现： [0007]一种面向虚拟和物理世界连接构建系统， 包括采集执行模块， 采集执行模块用于 采集数据以及对 控制命令进行 执行； [0008]传感器处理单元， 用于接收采集执行模块采集的数据信息， 并且对数据进行误差 检测、 格式转换以及数据分析； [0009]虚拟世界服务器， 用于接收传感器处理单元发送的数据， 并且对完成虚拟世界对 物理世界事物的映射， 并发送执行控制命令到传感器处理单元， 通过传感器处理单元发送说　明　书 1/5 页 3 CN 115309264 A 3