一种室外赛车场内沉浸式赛车系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种室外赛车场内沉浸式赛车系统，包括：交互系统，其包括在真实赛车的方向盘、刹车以及油门上均设置的电位器式传感器以及方向盘上的交互按键；位姿测量系统，其设置于真实赛车上并用于测量真实赛车的位姿信息；主机，其内设置有控制模块及VR场景渲染模块，所述控制模块接收位姿信息并控制虚拟场景中的虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车动作保持一致，所述VR场景渲染模块用于渲染整个VR场景；VR头戴式显示器接收所述VR场景渲染模块渲染的虚拟场景及虚拟赛车并显示。本发明专利技术还提供一种室外赛车场内沉浸式赛车控制方法。本发明专利技术的系统及方法兼具真实赛车的驾驶感和虚拟赛车沉浸感、科技感、丰富性。

【技术实现步骤摘要】
一种室外赛车场内沉浸式赛车系统及控制方法
本专利技术涉及科技体育
更具体地说，本专利技术涉及一种室外赛车场内沉浸式赛车系统及控制方法。
技术介绍
赛车运动是一种极具刺激性的竞技体育活动。赛车手体验赛车运动可以在平淡的生活中寻找到一点波澜，赛车运动是一种特别受年轻人喜欢的项目。虚拟现实(VirtualReality，VR)是一种用计算机模拟出来的虚拟世界，它能让体验者如身临其境一般，沉浸感极强。目前已经广泛应用于游戏娱乐领域中。传统真实赛车运动的侧重点在于驾驶感受，也就是极富刺激性和冒险性，但是缺乏科技感和丰富性。而纯粹虚拟的赛车游戏进行的是一种赛车运动模拟，又缺乏真实驾驶感。目前现有技术中并没有将赛车运动和虚拟现实相结合的方案。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种室外赛车场内沉浸式赛车系统及控制方法，真实赛车驾驶感和科技感、丰富性兼具。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种室外赛车场内沉浸式赛车系统，包括：交互系统，其包括在真实赛车的方向盘、刹车以及油门上均设置的电位器式传感器，其用于获取方向盘、刹车以及油门的转角值；位姿测量系统，其设置于真实赛车上并用于测量真实赛车的位姿信息；主机，其固定于真实赛车上，所述主机内设置有控制模块及VR场景渲染模块，所述控制模块与所述交互系统的各个电位器式传感器以及位姿测量系统均连接，并接收方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息，根据获得的方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息对VR场景渲染模块中的虚拟场景中的虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车动作保持一致；所述VR场景渲染模块用于渲染VR场景；VR头戴式显示器，其佩戴于赛车手的头部，所述VR头戴式显示器接收所述VR场景渲染模块渲染的虚拟场景及虚拟赛车并显示。优选的是，所述VR场景渲染模块中设置多个渲染场景，且多个渲染场景中的虚拟赛道和真实赛车所跑的赛道保持一致。优选的是，还包括供电系统，其用于给主机、VR头戴式显示器及位姿测量系统供电。优选的是，所述方向盘上设置有旋钮按键，其用于控制多个渲染场景的切换，用于人机交互。优选的是，所述位姿测量系统测量的真实赛车的位姿信息包括地理位置及真实赛车的俯仰角、横滚角、偏航角、线性速度、角速度姿态信息。优选的是，所述主机的控制模块内还设置有算法模块，所述控制模块还接收VR场景渲染模块提供的虚拟场景赛道内虚拟赛车的当前位姿信息，所述算法模块将虚拟赛车的位姿信息与真实赛车的位姿信息及方向盘、刹车及油门的转角值进行计算比较得出虚拟赛车需要调整的方向盘、刹车及油门的转角值，并将计算后虚拟赛车需要调整的方向盘、刹车及油门的转角值传递给VR场景渲染模块，通过VR场景渲染模块控制虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车动作保持一致。本专利技术还提供一种室外赛车场内沉浸式赛车控制方法，包括如下步骤：步骤1)：车载主机运行的控制模块通过串口读取位姿测量系统提供的当前真实赛车的位姿信息，同时接收到VR渲染模块提供的虚拟赛道内虚拟赛车的当前位姿信息；步骤2)：主机的控制模块通过串口接收交互系统传送的当前真实赛车的方向盘、油门及刹车转角值以及旋转按键操作信号；步骤3)：控制模块通过计算模块计算比较得出虚拟赛车需要调整的位姿信息及方向盘、刹车及油门的转角值，并负责发送最终控制指令给VR渲染模块，VR渲染模块再执行相关指令让虚拟赛车动作，虚拟场景画面刷新；步骤4)：VR渲染模块负责将虚拟场景画面数据传送给VR头戴式显示器，并通过VR头戴式显示器显示出来给赛车手看到。优选的是，所述算法模块具体控制过程如下：1)控制模块从交互系统获得赛车手操作的真实赛车当前的方向盘、油门及刹车转角值，作为直接控制量；2)对位姿测量系统提供的真实赛车车辆的位姿信息与VR渲染模块提供的当前虚拟赛车车辆的位姿状态信息作差，得到位姿信息误差；3)通过PID/MPC控制算法之后得到位姿误差修补需要的补偿控制量；4)将闭环误差补偿控制量和直接控制量叠加的综合控制量输入到VR渲染模块；5)VR渲染模块控制虚拟赛车车辆执行控制指令。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术为赛车运动提供了一种全新的虚实结合的方式，兼具真实赛车驾驶感和虚拟游戏的科技感、丰富性双方面优点。本专利技术的系统属于人机结合产物，既保证了传统物理赛车的真实驾驶感，同时也兼顾了科技性和丰富趣味性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的系统框图；图3为本专利技术控制算法的框图。附图标记说明：1、真实赛车，2、交互系统，3、VR头戴式显示器，4、主机，5、位姿测量系统，6、供电系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1和图2所示，本专利技术提供一种室外赛车场内沉浸式赛车系统，包括：交互系统2，其包括在真实赛车1的方向盘、刹车以及油门上均设置的电位器式传感器，其用于获取方向盘、刹车以及油门的转角值；位姿测量系统5，其设置于真实赛车1上并用于测量真实赛车1的位姿信息；主机4，其固定于真实赛车1上，所述主机4内设置有控制模块及VR场景渲染模块，所述控制模块与所述交互系统2的各个电位器式传感器以及位姿测量系统5均连接，并接收方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车1的位姿信息，根据获得的方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车1的位姿信息对VR场景渲染模块中的虚拟场景中的虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车1动作保持一致；所述VR场景渲染模块用于渲染VR场景，所述VR场景渲染模块中设置多个渲染场景，且多个渲染场景中的虚拟赛道和真实赛车1所跑的赛道保持一致；所述方向盘上设置有旋钮按键，其用于控制多个渲染场景的切换；VR头戴式显示器3，其佩戴于赛车手的头部，所述VR头戴式显示器3接收所述VR场景渲染模块渲染的虚拟场景及虚拟赛车并显示。还包括供电系统6，其用于给主机4、VR头戴式显示器3及位姿测量系统5供电。在上述技术方案中，如附图1所示，赛车手驾驶的就是真实赛车1，头上戴着VR头戴式显示器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，包括：/n交互系统，其包括在真实赛车的方向盘、刹车以及油门上均设置的电位器式传感器，其用于获取方向盘、刹车以及油门的转角值；/n位姿测量系统，其设置于真实赛车上并用于测量真实赛车的位姿信息；/n主机，其固定于真实赛车上，所述主机内设置有控制模块及VR场景渲染模块，所述控制模块与所述交互系统的各个电位器式传感器以及位姿测量系统均连接，并接收方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息，根据获得的方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息对VR场景渲染模块中的虚拟场景中的虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车动作保持一致；所述VR场景渲染模块用于渲染VR场景；/nVR头戴式显示器，其佩戴于赛车手的头部，所述VR头戴式显示器接收所述VR场景渲染模块渲染的虚拟场景及虚拟赛车并显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，包括：
交互系统，其包括在真实赛车的方向盘、刹车以及油门上均设置的电位器式传感器，其用于获取方向盘、刹车以及油门的转角值；
位姿测量系统，其设置于真实赛车上并用于测量真实赛车的位姿信息；
主机，其固定于真实赛车上，所述主机内设置有控制模块及VR场景渲染模块，所述控制模块与所述交互系统的各个电位器式传感器以及位姿测量系统均连接，并接收方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息，根据获得的方向盘、刹车以及油门的转角值以及真实赛车的位姿信息对VR场景渲染模块中的虚拟场景中的虚拟赛车动作，使得虚拟场景中的虚拟赛车与真实赛车动作保持一致；所述VR场景渲染模块用于渲染VR场景；
VR头戴式显示器，其佩戴于赛车手的头部，所述VR头戴式显示器接收所述VR场景渲染模块渲染的虚拟场景及虚拟赛车并显示。


2.如权利要求1所述的室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，所述VR场景渲染模块中设置多个渲染场景，且多个渲染场景中的虚拟赛道和真实赛车所跑的赛道保持一致。


3.如权利要求1所述的室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，还包括供电系统，其用于给主机、VR头戴式显示器及位姿测量系统供电。


4.如权利要求2所述的室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，所述方向盘上设置有旋钮按键，其用于控制多个渲染场景的切换，用于人机交互。


5.如权利要求1所述的室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，所述位姿测量系统测量的真实赛车的位姿信息包括地理位置及真实赛车的俯仰角、横滚角、偏航角、线性速度、角速度姿态信息。


6.如权利要求1所述的室外赛车场内沉浸式赛车系统，其特征在于，所述主机的控制模块内还设置有算法模块，所述控制模块还接收VR...

【专利技术属性】
技术研发人员：周维，罗晓亮，
申请(专利权)人：武汉小绿人动力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42