[發明專利]滑雪場環境要素云端實時鏈接的元宇宙滑雪系統

在審

• 申請號: 202210077636.0
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114415881A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王宏;岳再拓;李坦;蘭欽;李子陽;張波
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F3/04815
• 分類號: G06F3/04815;G06F21/31;G06F21/60;G06F21/62;G16Y10/65;G16Y20/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明提供一種滑雪場環境要素云端實時鏈接的元宇宙滑雪系統，涉及機械電子工程與體育的交叉技術領域。該系統包括：滑雪場環境要素感知模塊負責感知真實滑雪場中的環境要素變化、接收云端指令以及將所采集的數據上傳至云端；VR滑雪模塊負責向云端上傳開始和停止采集數據的指令、實時接收云端轉發的數據以及滑雪場景的數據實時顯示與場景渲染；云端實時鏈接模塊負責各模塊之間的連接與數據傳輸，數據傳輸采用SSL證書進行鑒別與加密。本發明融合“機器人技術+虛擬現實技術+物聯網技術+人工智能技術”，應用在大眾體育中，建立元宇宙滑雪系統，突破季節、場地等條件限制，讓人們在室內就能體驗滑雪場地的地理風貌，感受高山滑雪、自由式滑雪等。

技術領域

本發明涉及機械電子工程與體育的交叉技術領域，尤其涉及一種滑雪場環境要素云端實時鏈接的元宇宙滑雪系統。

背景技術

冰雪運動受制于天氣條件，就是在中國北方雪季也是比較短的。因此虛擬現實(VR)滑雪系統開始走向了人們的視野，但現有的VR滑雪系統不能與真實的滑雪場環境要素進行實時鏈接，極大地減弱了滑雪體驗的真實感。

為了增加體驗者的滑雪真實感，需要建立一種元宇宙滑雪系統，實現虛擬與現實的無縫鏈接，將有利于對大眾進行滑雪運動科普，同時可以突破季節、場地等條件限制，讓人們在室內就能體驗滑雪場地的地理風貌，感受高山滑雪、自由式滑雪等項目，給冰雪運動帶來新的生機。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種滑雪場環境要素云端實時鏈接的元宇宙滑雪系統，融合“機器人技術+虛擬現實技術+物聯網技術+人工智能技術”，并應用在大眾體育中，建立滑雪數字體育系統，通過多模態傳感器實現真實滑雪場與虛擬滑雪場的實時鏈接，使體驗者實時感受所鏈接的某真實滑雪場的風向、風速和滑雪阻力。該系統可以突破季節、場地等條件限制，讓人們在室內就能體驗滑雪場地的地理風貌，感受高山滑雪、自由式滑雪等項目。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種滑雪場環境要素云端實時鏈接的元宇宙滑雪系統，包括滑雪場環境要素感知模塊、VR滑雪模塊和云端實時鏈接模塊；滑雪場環境要素感知模塊負責感知真實滑雪場中的環境要素變化、接收云端指令以及將所采集的數據上傳至云端；VR滑雪模塊負責向云端上傳開始和停止采集數據的指令、實時接收云端轉發的數據以及滑雪場景的數據實時顯示與場景渲染；云端實時鏈接模塊負責各模塊之間的連接與數據傳輸；

所述滑雪場環境要素感知模塊包括數據采集端、數據接收端和5G無線網卡；數據采集端采集滑雪場各傳感器數據，數據接收端接收采集到的數據并對數據進行判斷，若數據發生改變，則使用5G無線網卡將處理后的數據上傳至云端；

所述VR滑雪模塊基于Unity3D引擎搭建VR滑雪場景，使用C#腳本編程與云端建立連接，從而與滑雪場環境要素感知模塊進行實時鏈接，將獲取到的實時信息與場景中的3D模型和對象模型進行關聯，通過改變場景的地形、聲音和滑行阻力實現VR場景的動態化；

所述云端實時鏈接模塊將服務器部署在云端，使相距較遠的滑雪場環境要素感知模塊和VR滑雪模塊通過互聯網進行互聯和數據共享；云端實時鏈接模塊采用C/S架構進行設計，同時使用SSL證書實現身份認證與加密通訊，確保數據傳輸的機密性與可靠性；

數據傳輸采用SSL證書進行鑒別與加密，SSL證書協議分為兩層，包括握手協議和記錄協議；

握手協議用于在實際的動態環境要素數據傳輸開始前，客戶端與服務器第一次交互并通過數字證書進行身份驗證，身份確認無誤后，再協商加密方法；采用兩種加密算法RSA和AES，用AES算法對原始數據加密，再用RSA算法對AES加密；記錄協議是繼握手協議、確立安全通信之后才開始對文本內容加密并進行傳輸，具體過程為：

步驟1：服務器與客戶端雙方均生成一對RSA秘鑰，各自保管好私鑰，將公鑰給對方；