CN115002156A - 一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法及系统，方法如下：S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图；S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约，并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。本发明运用数字孪生并结合区块链、智能合约保证执行安全，具有不可逆转以及可追溯性，提高车载元宇宙虚拟化身服务迁移场景的资源安全交易。

Description

一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法及 系统
技术领域
本发明涉及虚拟现实数据处理技术领域，更具体的，涉及一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法及系统。
背景技术
元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，以及数字孪生技术生成现实世界的镜像，通过区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和编辑。在元宇宙虚拟空间中，人与物以虚拟化身(如虚拟人)身份体验元宇宙服务。比如在车载元宇宙应用场景中，车辆通过构建虚拟化身/智能助手等来获取元宇宙服务。在车载元宇宙中，当车辆的地理位置发生改变时，虚拟化身在数字空间中的位置也要对应迁移，以持续性地给车辆提供实时、高质量、具沉浸感的车载服务。所以，当车辆地理位置改变时，数字空间的虚拟化身也应当跟随动态迁移。车辆通过预先向边缘计算提供者(如路侧单元)购买存储、计算、通信等资源，预配置虚拟化身相关运行环境及参数，实现持续服务的虚拟化身动态迁移，保证车载元宇宙应用的沉浸感。
区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化，防篡改，开放性，匿名性，可追溯性等特点。而智能合约是运行在区块链上的去中心化的应用程序，是一种可以提供验证以及防篡改执行的数字化协议，即使在没有第三方参与的情况下，仍可以执行安全，不可逆转以及可追溯的交易。因此，在车载元宇宙虚拟化身服务迁移过程中的资源共享与交易的应用场景中，将智能合约应用在路侧单元(Road Side Unit,RSU)与车辆之间的通信、计算、存储等资源的交易中，可以让交易安全及可追溯。
智能合约的自动执行原理，如下：根据事件中的触发条件，智能合约系统选择是否执行。当满足触发条件时，预设的数据和资源以及触发条件的事件会从智能合约中自动发出，此时智能合约需要写入一系列关于应收账款作为信用担保的各方条件。另外，智能合约是由状态机构成的系统，是一种事务处理模块，一旦制定完成与应收账款的结合规则，将无法任意被修改。在此应用场景中，资源提供方(比如，路侧单元RSU)和资源请求方(比如车辆)是资源交易双方，该双方共同参与制定和完善资源交易智能合约，该智能合约的触发条件是成功构建车载虚拟化身。
数字孪生技术，数字孪生(Digital Twin,DT)是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。作为一种充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术，数字孪生面向产品全生命周期过程，发挥连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带作用，提供更加实时、高效、智能的服务。
发明内容
本发明为了解决以上现有技术存在的不足与缺陷的问题，提供了一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法及系统，其能大大提高车载元宇宙虚拟化身服务迁移场景的资源安全交易。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；
S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图，为编写资源信息记录智能合约提供数据支持；
S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；
S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
优选地，通过数字孪生技术，构建物理实体的数字孪生模型，具体如下：
S101：通过传感器将物理实体的运行状态信息通过OPC-UA传输到数字空间；同时通过物理实体内置资源控制器将资源信息也通过OPC-UA传输到数字空间；
S102：将物理实体的运行状态和资源信息部署到Altair平台；
S103：构建物理实体的初始数字孪生模型；
S104：用物理实体的初始数字孪生模型模拟物理实体的运行，在模拟过程中调整物理实体的模型参数，最终将物理实体的数字孪生模型导出并部署到Altair平台；
S105：基于Altair平台进行部署进一步完成物理实体的运行状态信息和资源信息与数字孪生模型的集成，实时更新数字孪生模型，实现数字驱动物理实体数字孪生模型；
S106：将得到的数字孪生模型由Altair进行调用和实时显示，最终实现物理实体数字孪生。
优选地，当元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求时，元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；在虚拟化身构建后，当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
优选地，将数字孪生技术映射出来的资源信息、运行状态信息编写成资源信息记录智能合约，将信息记录智能合约以数字化的形式写入区块链中。
进一步地，设计资源信息记录智能合约，具体地，
D101：利用数字孪生技术，对物理实体进行虚实空间的映射；
D102：通过数字孪生技术映射出各个物理实体的运行状态信息并将其信息记录下来；再映射出每个物理实体的初始资源信息并记录下来；
D103：将所述的运行状态信息、资源信息设计成资源信息记录智能合约，打包成区块并部署在资源信息记录区块链上；
D104：智能合约运行共识算法，完成区块验证；
D105：通过验证的区块，完成区块上链，形成资源信息记录区块链。
再进一步地，制定与完善资源交易智能合约，具体如下：
D201：元宇宙资源请求方通过读取该区块链上的资源信息，确定交易候选人；
D202：元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求，并发布资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约记录车辆所请求的通信资源定价为P1，请求数量为X1；存储资源定价为P2，请求数量为X2；计算资源定价为P3，请求数量为X3；
D203：元宇宙资源提供方响应元宇宙资源请求方的资源请求；元宇宙资源提供方和元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约逻辑定义满足触发条件所需要的交易规则；
D204：将资源交易智能合约打包成区块并部署在区块链上；
D205：当满足触发条件时，并经过参与节点验证共识后，自动执行资源交易智能合约；
D206：执行资源交易智能合约，通过运行共识算法验证交易区块数据；
D207：执行资源交易智能合约，完成数据验证；
D208：执行资源交易智能合约，完成数据上链，形成交易信息记录区块链。
优选地，所述的运行状态信息包括正常运行状态、故障状态、空闲状态。
优选地，所述的资源信息包括通信资源、计算资源、存储资源和可提供资源数量。
一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现如上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时，实现如上述的方法的步骤。
本发明的有益效果如下：
1.利用数字孪生技术实现物理实体的资源信息到数字空间的映射，实时、动态更新物理实体的资源状态信息，构建元宇宙资源池，为编写资源信息记录智能合约提供数据支持；利用数字孪生技术对物理实体的运行状态信息进行实时监控，可以保证元宇宙资源提供方稳定高效的为虚拟化身迁移提供服务资源。
2.针对虚拟化身迁移服务场景，搭建资源信息记录智能合约、资源交易智能合约，实现车载元宇宙资源高效，按需，自由共享。资源请求方在进行交易前，必须先通过读取资源信息记录智能合约上的资源数据来明确资源交易对象，再向资源提供方发起资源请求。这样不仅高效地满足了车辆的资源请求，同时也不浪费元宇宙资源，使元宇宙资源利用最大化。
3.利用区块链与智能合约技术，实现资源安全交易，保护资源交易双方的利益。本发明将数字孪生技术映射出来的物理实体的资源状态编写成资源信息记录智能合约部署在区块链中，保证物理实体数据共享的透明性；将元宇宙资源请求方与元宇宙资源提供方之间的交易数据记录在交易信息记录区块链中，使得交易数据防篡改，可追溯。同时，智能合约的自动执行原理，即使在没有第三方参与的情况下，仍可以执行安全，不可逆转以及可追溯的交易，也大大提高了车载元宇宙虚拟化身服务迁移场景的资源安全交易。
附图说明
图1是本发明所述的方法的步骤流程图。
图2是数字孪生技术模块的工作原理图。
图3是构建物理实体的数字孪生模型的具体流程。
图4是设计资源信息记录智能合约的具体流程。
图5是资源信息记录智能合约的编写及车辆确定交易候选人的工作原理图。
图6是制定与完善资源交易智能合约的具体流程。
图7是虚拟化身迁移模块的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；
S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图，为设计资源信息记录智能合约提供数据支持；
S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；
S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
本发明运用数字孪生技术对物理实体的运行状态信息进行实时监控并动态更新物理实体的资源状态信息，可以保证元宇宙资源提供方稳定高效的为虚拟化身迁移提供资源；并结合区块链、智能合约保证执行安全，不可逆转以及可追溯的交易，大大提高了车载元宇宙虚拟化身服务迁移场景的资源安全交易。
本实施例中所述的物理实体为路侧单元RSU、或智能手机。本实施例以所述的物理实体是路侧单元RSU为例详细展开说明。所述的元宇宙资源提供方(Metaverse ServiceProviders.简称MSPs)也可以是路侧单元RSU，所述的元宇宙资源请求方(Metaverseusers.简称MUs)可以是车辆。
为了避免恶意攻击者破坏交易系统，所有该交易系统的参与方在进入该系统前，都要先获得权威信任机构的个人身份认证。只有通过认证的参与方才被允许进入该资源交易平台。对参与方的身份进行验证，有利于进一步提高资源交易的安全性。
如图2所示，是用于构建元宇宙虚拟资源池的数字孪生技术模块的说明：(a)数字孪生的实现：通过传感器和RSU内置资源控制器将RSU的运行状态信息(例如：运行状态、故障状态、空间状态等)和资源信息(比如资源的种类：通信、计算、存储资源等)上传到数字空间，输入到RSU的数字孪生模型，完成数据与模型的集成，实现数据驱动数字孪生。(b)元宇宙资源池的运行：将完成的数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成RSU的资源视图，为设计信息记录智能合约提供数据支持。并根据MUs所需资源配置不同的虚拟化身，下发指令到物理空间的RSU为MUs提供资源。
具体如图3所示，通过数字孪生技术，构建物理实体的数字孪生模型，具体如下：
S101：通过传感器将物理实体的运行状态信息通过OPC-UA(OPC UnifiedArchitecture)传输到数字空间；同时通过物理实体内置资源控制器将资源信息也通过OPC-U(OPC Unified Architecture)A传输到数字空间；在一个具体的实施例中，所述的运行状态信息包括正常运行状态、故障状态、空闲状态。在一个具体的实施例中，所述的资源信息包括通信资源、计算资源、存储资源和可提供资源数量。
S102：将物理实体的运行状态和资源信息部署到Altair平台；
S103：构建物理实体的初始数字孪生模型；
S104：用物理实体的初始数字孪生模型模拟物理实体的运行，在模拟过程中调整物理实体的模型参数，最终将物理实体的数字孪生模型导出并部署到Altair平台；
S105：基于Altair平台进行部署进一步完成物理实体的运行状态信息和资源信息与数字孪生模型的集成，实时更新数字孪生模型，实现数字驱动物理实体数字孪生模型；
S106：将得到的数字孪生模型由Altair进行调用和实时显示，最终实现物理实体数字孪生。
在一个具体的实施例中，当元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求时，元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；在虚拟化身构建后，当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，并迁移虚拟化身。本实施例中元宇宙资源提供方根据元宇宙资源请求方的需求资源构建不同虚拟化身，有助于实现元宇宙资源高效，按需，自由共享。
在一个具体的实施例中，将数字孪生技术映射出来的资源信息、运行状态信息设计成资源信息记录智能合约，将信息记录智能合约以数字化的形式写入区块链中。
在一个具体的实施例中，如图4、5所示，设计资源信息记录智能合约，具体地，
D101：利用数字孪生技术，对物理实体进行虚实空间的映射；
D102：通过数字孪生技术映射出各个物理实体的运行状态信息并将其信息记录下来；再映射出每个物理实体的初始资源信息并记录下来；
D103：将所述的运行状态信息、资源信息设计成资源信息记录智能合约，打包成区块并部署在资源信息记录区块链上；
D104：智能合约运行共识算法(如委托权益证明Delegated Proof Of Stake简称DPOS)，完成区块验证；
D105：通过验证的区块，完成区块上链，形成资源信息记录区块链。
在一个具体的实施例中，资源请求方MUs(例如：车辆)通过读取该区块链上的数据，确定交易候选人；
其次，车辆向资源提供方MSPs(例如：RSU)发起资源请求；
最后，响应车辆的资源请求。
在一个具体的实施例中，如图6所示，制定与完善资源交易智能合约，具体如下：
D201：元宇宙资源请求方通过读取该区块链上的资源信息，确定交易候选人；
D202：元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求，即元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发布资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约记录车辆所请求的通信资源定价为P1，请求数量为X1；存储资源定价为P2，请求数量为X2；计算资源定价为P3，请求数量为X3；
D203：元宇宙资源提供方响应元宇宙资源请求方的资源请求；元宇宙资源提供方和元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约逻辑定义满足触发条件所需要的交易规则；
D204：将资源交易智能合约打包成区块并部署在区块链上；
D205：当满足触发条件时，并经过参与节点验证共识后，自动执行资源交易智能合约；
D206：执行资源交易智能合约，通过运行共识算法验证交易区块数据；
D207：执行资源交易智能合约，完成数据验证；
D208：执行资源交易智能合约，完成数据上链，形成交易信息记录区块链。
如图7所示，是用于完成数据迁移的虚拟化身迁移模块。在车载元宇宙中，当车辆的地理位置发生改变时，虚拟化身在数字空间中的位置也要对应迁移，以持续性地给车辆提供实时、高质量、具沉浸感的车载服务。所以，当车辆地理位置改变时，数字空间的虚拟化身也应当跟随动态迁移。如图2所示，当车辆A,B从孪生模型RSU-1移动到孪生模型RSU-2时，车载元宇宙虚拟化身需要进行迁移。由于孪生模型RSU-1和孪生模型RSU-2连接不同的边缘服务器，这时候车辆连接的信号需从孪生模型RSU-1转到孪生模型RSU-2，这样以后，才能保证虚拟化身持续地为车辆提供服务，保持车辆在元宇宙中的沉浸感。
实施例2
一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；
S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图，为编写资源信息记录智能合约提供数据支持；
S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；
S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
实施例3
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时，实现一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，所述的方法包括步骤如下：
S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；
S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图，为编写资源信息记录智能合约提供数据支持；
S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；
S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：所述的方法包括步骤如下：
S1：通过数字孪生技术，将物理实体的资源信息、运行状态信息映射到数字空间，构建物理实体的数字孪生模型；
S2：将数字孪生模型导入元宇宙资源池，形成元宇宙资源提供方的资源视图，为设计资源信息记录智能合约提供数据支持；
S3：元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；
S4：当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
2.根据权利要求1所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：通过数字孪生技术，构建物理实体的数字孪生模型，具体如下：
S101：通过传感器将物理实体的运行状态信息通过OPC-UA传输到数字空间；同时通过物理实体内置资源控制器将资源信息也通过OPC-UA传输到数字空间；
S102：将物理实体的运行状态和资源信息部署到Altair平台；
S103：构建物理实体的初始数字孪生模型；
S104：用物理实体的初始数字孪生模型模拟物理实体的运行，在模拟过程中调整物理实体的模型参数，最终将物理实体的数字孪生模型导出并部署到Altair平台；
S105：基于Altair平台进行部署进一步完成物理实体的运行状态信息和资源信息与数字孪生模型的集成，实时更新数字孪生模型，实现数字驱动物理实体数字孪生模型；
S106：将得到的数字孪生模型由Altair进行调用和实时显示，最终实现物理实体数字孪生。
3.根据权利要求1所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：当元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求时，元宇宙资源提供方与元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约，并根据元宇宙资源请求方所需资源构建不同虚拟化身；在虚拟化身构建后，当资源交易智能合约被触发时，元宇宙资源池向元宇宙资源提供方发送指令，迁移虚拟化身。
4.根据权利要求1所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：将数字孪生技术映射出来的资源信息、运行状态信息设计成资源信息记录智能合约，将信息记录智能合约以数字化的形式写入区块链中。
5.根据权利要求4所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：设计资源信息记录智能合约，具体地，
D101：利用数字孪生技术，对物理实体进行虚实空间的映射；
D102：通过数字孪生技术映射出各个物理实体的运行状态信息并将其信息记录下来；再映射出每个物理实体的初始资源信息并记录下来；
D103：将所述的运行状态信息、资源信息设计成资源信息记录智能合约，打包成区块并部署在资源信息记录区块链上；
D104：智能合约运行共识算法，完成区块验证；
D105：通过验证的区块，完成区块上链，形成资源信息记录区块链。
6.根据权利要求3所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：制定与完善资源交易智能合约，具体如下：
D201：元宇宙资源请求方通过读取该区块链上的资源信息，确定交易候选人；
D202：元宇宙资源请求方向元宇宙资源提供方发起资源请求，即发布资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约记录车辆所请求的通信资源定价为P1，请求数量为X1；存储资源定价为P2，请求数量为X2；计算资源定价为P3，请求数量为X3；
D203：元宇宙资源提供方响应元宇宙资源请求方的资源请求；元宇宙资源提供方和元宇宙资源请求方共同制定和完善资源交易智能合约；所述的资源交易智能合约逻辑定义满足触发条件所需要的交易规则；
D204：将资源交易智能合约打包成区块并部署在区块链上；
D205：当满足触发条件时，并经过参与节点验证共识后，自动执行资源交易智能合约；
D206：执行资源交易智能合约，通过运行共识算法验证交易区块数据；
D207：执行资源交易智能合约，完成数据验证；
D208：执行资源交易智能合约，完成数据上链，形成交易信息记录区块链。
7.根据权利要求1所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：所述的运行状态信息包括正常运行状态、故障状态、空闲状态。
8.根据权利要求1所述的车载元宇宙虚拟化身服务迁移的资源安全保护方法，其特征在于：所述的资源信息包括通信资源、计算资源、存储资源和可提供资源数量。
9.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述的处理器执行所述的计算机程序时，实现如权利要求1～8任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述的计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～8任一项所述的方法的步骤。
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