數字孿生技術與實現(微課視頻版電腦新形態實用教材)
內容大鋼
本書首先介紹數字孿生的基本知識,包括數字孿生的概念、發展歷史、體系架構和應用場景。接著介紹實現數字孿生所必需的幾大關鍵技術、目前國內外常見的實現工具和數字孿生集成開發平台。以實戰項目作為案例,融會貫通基本知識,引導讀者由淺入深地學習數字孿生。隨後選取ThingJS數字孿生平台作為數字孿生的開發平台,從ThingJS的基本語法開始到場景模型的搭建、數據可視化、數據對接、場景數據的交互等進階的應用,由淺入深地進行介紹,最後通過實際的數字孿生企業項目案例進行教學和實踐,展示了從需求分析、方案設計到具體實現過程,讓學生對實現數字孿生項目的全流程有更深入的理解。本書示例代碼豐富,實踐性和系統性較強,並配有視頻講解,助力讀者透徹地理解書中的重點、難點。
本書適合初學者入門,精心設計的案例對於工作多年的開發者也有參考價值,還可作為高等院校和培訓機構相關專業的教學參考書。
作者介紹
編者:姚明菊//羅小剛//王小麗//李志遠//彭波|責編:趙佳霓
目錄
第1章 數字孿生概述
1.1 數字孿生的概念
1.2 數字孿生的前世今生
1.2.1 數字孿生的萌芽
1.2.2 數字孿生概念的提出
1.2.3 數字孿生的發展現狀
1.3 數字孿生體系架構
1.3.1 數字孿生的特徵
1.3.2 數字孿生的系統架構
1.3.3 數字孿生的關鍵技術
1.3.4 數字孿生平台
1.4 數字孿生的應用場景
1.4.1 智能製造行業
1.4.2 石化行業
1.4.3 醫療保健行業
1.4.4 智慧城市
1.4.5 自動駕駛行業
本章小結
本章習題
第2章 數字孿生的關鍵技術
2.1 物聯網技術
2.1.1 物聯網的體系架構
2.1.2 感測器及應用技術
2.1.3 自動識別技術
2.1.4 無線射頻識別技術
2.1.5 電腦控制技術
2.2 大數據技術
2.2.1 大數據的概念
2.2.2 大數據的特徵
2.2.3 大數據的結構類型
2.2.4 大數據的關鍵技術
2.3 虛擬現實
2.3.1 虛擬現實的概念
2.3.2 虛擬現實系統的組成
2.3.3 虛擬現實的分類
2.3.4 虛擬現實的發展
2.3.5 虛擬現實的應用
2.4 模擬模擬
2.4.1 模擬概念與模擬技術
2.4.2 經典模擬技術
2.4.3 微觀模擬技術
2.4.4 離散事件系統模擬
2.4.5 排隊系統模擬
2.5 數字孿生模型
2.5.1 幾何建模
2.5.2 物理建模
2.5.3 行為建模
2.5.4 六自由度
2.5.5 模型驗證
本章小結
本章習題
第3章 數字孿生的實現平台和工具
3.1 數字孿生常用實現工具
3.1.1 Unity 3D
3.1.2 Unreal Engine
3.1.3 WebGL
3.2 數字孿生常用開發平台
3.2.1 ThingJS
3.2.2 WDP
3.2.3 木棉樹
3.2.4 EasyV
3.2.5 數字孿生專用平台
本章小結
本章習題
第4章 ThingJS基礎
4.1 入門
4.1.1 準備工作
4.1.2 第1個常式
4.1.3 場景載入
4.1.4 程序調試
4.2 ThingJS對象
4.2.1 幾何體對象
4.2.2 模型對象
4.2.3 對象變換
4.2.4 對象樣式
4.2.5 對象標記
4.2.6 對象查詢
4.2.7 對象銷毀
4.3 ThingJS中的攝像機
4.3.1 攝像機介紹
4.3.2 攝像機飛行
4.4 環境設置
4.4.1 背景設置
4.4.2 燈光設置
4.4.3 後期效果
4.5 ThingS中的事件
4.5.1 全局事件
4.5.2 對象事件
4.5.3 鍵盤事件
4.5.4 事件管理
4.6 建築監控場景案例
4.6.1 創建項目結構
4.6.2 三維場景
4.6.3 二三維交互
本章小結
本章習題
第5章 ThingIS進階
5.1 組件
5.1.1 組件的定義
5.1.2 組件的作用和生命周期
5.1.3 組件開發
5.2 預製件
5.2.1 預製件介紹
5.2.2 預製件開發
5.3 插件
5.3.1 插件介紹
5.3.2 插件開發
5.4 場景和層級
5.4.1 場量的概念和載入的意義
5.4.2 層級和層級切換
5.5 數據對接
5.5.1 數據對接介紹
5.5.2 數據對接介面
5.5.3 數據對接案例
5.6 界面展示
5.6.1 Marker
5.6.2 WebView
5.6.3 ECharts
5.6.4 Widget
5.6.5 CSS組件
5.7 人員定位場景案例
5.7.1 創建項目結構
5.7.2 載入場景
5.7.3 創建人員對象
5.7.4 創建人員標記
5.7.5 定位事件
5.7.6 人員行走
5.7.7 視角跟隨
5.7.8 二三維交互
本章小結
本章習題
第6章 物聯網設備對接
6.1 物聯網通信技術
6.1.1 標準串列通信介面
6.1.2 無線通信技術
6.1.3 無線感測器網路
6.1.4 定位技術與衛星定位系統
6.2 人機交互技術
6.2.1 嵌入式系統簡介
6.2.2 鍵盤介面技術
6.2.3 顯示器介面技術
6.2.4 觸摸屏介面技術
6.2.5 物聯網API
6.3 物聯網設備對接
6.3.1 物聯網在數字孿生中的重要意義
6.3.2 物聯網設備對接流程
6.4 物聯網設備對接場景案例
6.4.1 設備管理場景解決方案
6.4.2 設備管理場景的實現
本章小結
本章習題
第7章 綜合案例:汽車換電
7.1 汽車換電案例需求
7.2 汽車換電解決方案設計
7.3 開發準備
7.4 功能實現
7.4.1 全局設置
7.4.2 模型動畫
7.4.3 泊車檢查
7.4.4 電池拆卸
7.4.5 電池調度
7.4.6 電池安裝
7.4.7 車輛駛離
本章小結
本章習題
第8章 綜合案例:智慧校園
8.1 需求分析
8.2 解決方案設計
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