基于数字孪生的虚实训练装置构建方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115964933A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211473502.7(22)申请日2022.11.21(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人钟冬苏金波朱怡安姚烨段俊花李联张黎翔(74)专利代理机构西安正华恒远知识产权代理事务所(普通合伙)61271专利代理师陈选中(51)Int.Cl.G06F30/27(2020.01)G06F18/25(2023.01)G06T7/246(2017.01)G06N3/08(2023.01)权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称基于数字孪生的虚实训练装置构建方法(57)摘要本发明公开了一种基于数字孪生的虚实训练装置构建方法，属于数字孪生技术领域，该方法包括：搭建数字孪生系统；分别构建运动对象数字三维孪生体和运动场景孪生模型；将所述运动对象数字三维孪生体和运动场景孪生模型融合，得到静态训练模型，并导入数字孪生系统；获取运动对象运动过程中的实时运动数据，并将所述实时运动数据传输至数字孪生系统；根据所述实时运动数据，迭代优化所述静态训练模型，得到实时训练模型，实现虚实同步训练。本发明解决了运动对象训练过程无法数字化分析的问题，为运动训练过程中问题的发现提供数字化依托，帮助运动对象有效提高训练成绩。CN115964933ACN115964933A权利要求书1/3页1.一种基于数字孪生的虚实训练装置构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建数字孪生系统；S2、分别构建运动对象数字三维孪生体和运动场景孪生模型；S3、将所述运动对象数字三维孪生体和运动场景孪生模型融合，得到静态训练模型，并导入数字孪生系统；S4、获取运动对象运动过程中的实时运动数据，并将所述实时运动数据传输至数字孪生系统；S5、根据所述实时运动数据，迭代优化所述静态训练模型，得到实时训练模型，实现虚实同步训练。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的虚实训练装置构建方法，其特征在于，所述步骤S1中数字孪生系统包括物理层、虚拟层、服务层和数据层；所述物理层，用于获取运动对象的运动数据、现实运动场景的地标数据和气候数据，根据所述运动数据、地标数据和气候数据得到实时运动数据，并将所述实时运动数据分别传输至数据层和虚拟层；所述虚拟层，用于根据所述实时运动数据和定位信息对所述静态训练模型进行迭代优化，得到仿真模型和仿真数据，构建实时训练模型；并将所述仿真数据和仿真模型分别传输至数据层和服务层；所述服务层，用于根据所述实时运动数据和仿真模型分别对运动对象现实运动过程和数字三维孪生体虚拟运动过程进行显示，同时支持用户对数字三维孪生体进行模拟训练，得到模拟数据；用于获取运动对象的定位信息；用于根据实时运动数据对运动对象的体征进行监测，得到监测结果；根据所述监测结果，判断是否需要启动报警模块；用于针对在运动对象体征异常时向救援人员求救，并向救援人员发送所述定位信息和监测结果；根据所述监测结果、定位信息和模拟数据得到服务数据，并将所述服务数据传输至数据层；所述数据层，用于判断实时运动数据的时效性，若时间大于预设值，得到历史数据；存储实时运动数据、仿真数据、服务数据、历史数据和融合衍生数据；将所述实时运动数据和历史数据传输至服务层。3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的虚实训练装置构建方法，其特征在于，所述服务层包括运动数据监测服务模块、定位模块、运动姿态显示服务模块、报警模块和实时控制服务模块；所述运动数据监测服务模块，用于根据实时运动数据对运动对象的体征进行监测，得到监测结果，并将监测结果分别反馈至实时控制服务模块和报警模块；所述定位模块，用于获取运动对象的定位信息，并将所述定位信息分别传输至实时控制服务模块、报警模块和虚拟层；所述运动姿态显示模块，用于根据所述实时运动数据和仿真模型对运动对象的现实运动过程和运动对象数字三维孪生体虚拟运动过程进行显示，同时支持用户根据历史数据对运动对象数字三维孪生体进行模拟训练，得到模拟数据，并将所述模拟数据传输至实时控制服务模块；所述实时控制服务模块，用于根据所述监测结果，判断是否需要启动报警模块；从数据层获取仿真模型和实时运动数据，并将所述实时运动数据分别传输至运动数据监测服务模2CN115964933A权利要求书2/3页块和运动姿态显示模块，将仿真模型传输至运动姿态显示模块；在对数字三维孪生体进行模拟训练时控制数字三维孪生体的姿态；根据所述监测结果、定位信息和模拟数据得到服务数据；所述报警模块，用于在运动对象体征异常时向救援人员求救，并向救援人员发送所述定位信息和监测结果。4.根据权利要求2所述的基于数字孪生的虚实训练装置构建方法，其特征在于，所述数据层包括数据传输