一种基于无人飞行器对战游戏系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于无人飞行器和增强现实技术的游戏系统，公开了系统包括飞行组件和地面组件，用户可以通过互联网访问飞行组件中的摄像头并遥控无人飞行器。系统在摄像头拍摄的画面中使用增强现实技术叠加用户控制的射击画面，以便在多个无人飞行器之间虚拟空战的效果，系统还可以在实时监控画面中叠加虚拟的地面和空中目标，让用户获得沉浸式的空战游戏体验。并且通过互联网访问本系统租赁远程的无人飞行器还可以大大降低用户的游戏成本。人飞行器还可以大大降低用户的游戏成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人飞行器对战游戏系统


[0001]本专利技术涉及无人飞行器和无线传输领域，具体涉及遥控无人飞行器、无线实时图像传输、增强现实
、UWB超宽带无线电定位和陀螺仪姿态检测技术。

技术介绍

[0002]目前遥控无人飞行器和无线实时图像传输技术比较成熟，在市面上存在许多的无人机、穿越机产品，这些产品实际上是一种可飞行的相机，给用户提供的是一种特殊的拍摄角度体验。传统的遥控航模是历史悠久的体育娱乐项目，然而航模可以给飞手接近真实的飞行操纵体验，但在使用时只能在地面观看空中的飞行，有一种隔靴搔痒的感觉。近年兴起的穿越机虽然可以让用户体验座舱飞行的感觉，但本质上还是一个特殊角度的录像机。以上这些飞行器都有一个共同特点，就是不存在对抗性，类似一种个人玩具,网络多人游戏具有对抗性，但其中的虚拟空战类，缺乏真实飞行的感觉和航模、无人机等正好相反。
[0003]增强现实游戏也有不少，例如前几年比较火“宝可梦G0”（Pokeman Go）,主要的趣味点是让用户和虚拟物体互动，或者虚拟物体之间的互动,然而这些游戏现实场景只是一个作为一个背景,游戏中的互动关系只有虚拟物体和用户本身或者虚拟物体对虚拟物体，更像一个在现实背景下的3D动画。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于无人飞行器对战游戏系统，将虚拟的战争场面叠加到真实的飞行视频里，从而实现一种特殊的游戏体验,将多种成熟技术整合起来，突破了原有物理飞行器运动对抗性不强，虚拟空战游戏真实性不强的缺点，融合成一个具有真实飞行体验、有对抗性作战体验的游戏平台。增强现实的技术增加了现实物体（无人飞行器）的互动手段，提升了无人机、航模运动的对抗性。游戏中互动的主体是真实的遥控飞行器，趣味性来自增强现实叠加上去的逼真的战斗效果，而本专利技术的创新在于用增强现实技术实现原本无法在现实环境下进行的动作，如：实弹射击等,而不是简单地创建可互动游戏角色。
[0005]本专利技术的技术解决方案是一种基于无人飞行器对战游戏系统，包括无人飞行器和配套的一系列组件，包括飞行组件和地面组件，其中：所述的飞行组件包括了无人飞行器1、无线传输模块2、摄像头3、UWB超宽带无线电定位信标4、陀螺仪5；所述的地面组件包括了UWB超宽带无线电定位接收器6、无线数据接收和遥控模块7、增强现实渲染模块8、用户终端9。
[0006]所述无人飞行器1的摄像头3拍摄视频；所述的无线传输模块2将图像数据发送给无线数据接收和遥控模块7；所述的无线数据接收和遥控模块7发送指令给无线传输模块2操控无人飞行器飞行。
[0007]所述的UWB超宽带无线电定位信标4发定位信号给UWB超宽带无线电定位接收器6
解算无人飞行器的空间坐标。
[0008]所述的陀螺仪5检测无人飞行器当前的姿态信息数据，通过无线传输模块2将数据发送给无线数据接收和遥控模块7。
[0009]所述的无人飞行器视频、定位信号、姿态信息数据会综合进入增强现实渲染模块8运算后提供给用户终端9使用。
[0010]用户终端查看渲染后的视频，向增强虚拟现实模块8发送遥控飞行指令和虚拟作战指令；所述增强现实渲染模块8会将遥控飞行指令经无线数据接收和遥控模块7转发给无线传输模块2控制无人飞行器的执行机构完成遥控飞行；所述增强现实渲染模块8会根据用户发送的虚拟作战指令在摄像头3拍摄的视频上叠加虚拟效果；所述增强现实渲染模块8根据无人飞行器的姿态和实时空间坐标评估计算作战结果并在必要的时候在摄像头3拍摄的视频上叠加结果的虚拟特效。
[0011]所述的无线传输模块2的传输技术可以使用WiFi或者无线电射频进行。
[0012]本专利技术的核心是在物理真实的三维场景中建立一个虚拟的三维空中射击的游戏平台，用户操控的飞行器是在现实世界实际飞行的，用户看到的场景绝大部分是现实的物理存在，虚拟部分由增强现实技术补充。要达到这个目标，系统需要解决两个核心问题：第一，如何显示虚拟物体在空间中按预设的轨迹和速度运动，并将这个运动场面无缝地叠加到真实的视频上；第二，如何评估对战双方的攻击效果，因为现实中的飞行器并没有发射真实的弹药，那么结果的评估必须由现实世界的数据和虚拟物体的数据综合计算。
[0013]本专利技术的工作原理是这样的：对于第一个问题，首先在飞行器的机身安装一个朝向机头的摄像机，摄像机的镜头视野中将包含一部分机身图像，在这部分机身上涂上或者贴上一个识别标记的图案。通过这个图案在镜头视野中的透视规律增强现实平台就可以推算出镜头视野的三维场景，从而很方便地叠加以自身镜头为参照系的各种三维运动物体，这是所有增强现实平台的基本功能。这样就解决了本机发射各种弹药和被击中后烟火效果的叠加问题。因为这类虚拟物体都是以本机镜头为参照系的。为了更真实地模拟实际对战效果，虚拟物体轨迹的初始状态还必须由飞行器的姿态决定。而从其他飞行器发射出来的虚拟物体叠加到当前镜头视野的运算，则需要额外的数据支持。因为主流增强现实平台一般不支持多个镜头互动。本专利技术的解决方案是建立一个以地面为参照的三维坐标系，实时获取所有飞行器的空间坐标，这样所有飞行器以及他们发射的虚拟物体都可以映射到这个坐标系中。然后通过坐标系转换，将其他飞行器发射的虚拟物体映射到当前镜头为参照的坐标系上，这样就可以在镜头视野中叠加这部分虚拟物体。增强现实开发平台在特定空间位置渲染虚拟物体是其基本功能。因此第一个问题得到解决。用户不但可以看到自己发射弹药的效果，也能看到其他人发射弹药的效果。同时上述坐标系也解决了第二个问题，虚拟物体的运动轨迹和真实飞行器的运动轨迹是否发生碰撞，是可以在这个坐标系下解算出来的。因此判定对战结果的功能也得以实现。由此就可以构建一个空中虚拟对战平台。
[0014]综上本专利技术在传统的遥控无人飞行器上增加了UWB超宽带无线电定位信标发射机、数字式陀螺仪、摄像头和无线实时图像传输设备。
[0015]摄像头一边收集图像数据一边传输给无线传输模块，无人飞行器上的陀螺仪则给
出无人飞行器的当前姿态数据传输给无线传输模块，无线传输模块通过使用WiFi或者无线电射频将图像数据、姿态数据传输给地面模块的无线数据接收和遥控模块。陀螺仪输出的三轴角加速度数据可以通过积分运算得到陀螺仪的当前三轴姿态。陀螺仪芯片的安装时的三轴基准和飞行器的三轴对应，因此这个姿态就是飞行器的姿态。安装误差可以通过软件参数进行校准。
[0016]安装在无人飞行器上的UWB超宽带无线电定位信标发射器，和地面的UWB超宽带无线电定位基站配合，实现无人飞行器的实时定位功能，提供以地面基站为参照系的飞行器实时坐标数据。地面的UWB超宽带无线电定位基站依照其覆盖范围，以网格方式固定安装。确保任何时候至少有三个基站能接收到信标信号。多个基站根据信号的时间差可以解算出UWB超宽带无线电定位信标的空间坐标从而可以实时获取各飞行器的三维空间坐标。
[0017]地面的无线数据接收和遥控模块接收图像数据、姿态数据后，连同UWB超宽带无线电定位基站解算出来的飞行器坐标，传输给增强现实渲染模块，增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人飞行器对战游戏系统，其特征在于包括飞行组件和地面组件，其中：所述的飞行组件包括了无人飞行器（1）、无线传输模块（2）、摄像头（3）、UWB超宽带无线电定位信标（4）、陀螺仪（5）；所述的地面组件包括了UWB超宽带无线电定位接收器（6）、无线数据接收和遥控模块（7）、增强现实渲染模块（8）、用户终端（9）。2.根据权利要求1所述的一种基于无人飞行器对战游戏系统，其特征是所述无人飞行器（1）的摄像头（3）拍摄视频；所述的无线传输模块（2）将图像数据发送给无线数据接收和遥控模块（7）；所述的无线数据接收和遥控模块（7）发送指令给无线传输模块（2）操控无人飞行器飞行。3.根据权利要求1所述的一种基于无人飞行器对战游戏系统，其特征是：所述的UWB超宽带无线电定位信标（4）发定位信号给UWB超宽带无线电定位接收器（6）解算无人飞行器的空间坐标。4.根据权利要求1所述的一种基于无人飞行器对战游戏系统，其特征是：所述的陀螺仪（5）检测无人飞行器当前的姿态信息数据，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镭，
申请(专利权)人：李胜，
类型：发明
国别省市：