[發明專利]一種基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統

有效

• 申請號: 201910018806.6
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109925714B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 馮遠靜;田英傲;朱濤;鄭天馳;王璽銘
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: A63F13/60
• 分類號: A63F13/60;A63F13/803;A63F13/55
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統，其特征在于：所述系統包括基于Unity3D引擎的虛擬3D場景、虛擬場景阻力模擬模塊和虛擬自行車的運動控制模塊；

其中，所述基于Unity3D引擎的虛擬3D場景，用于利用Unity3D中的模型和動畫創建虛擬場景，以作為騎行賽道；

所述虛擬場景阻力模擬模塊，用于根據不同地形的不同阻力系數和所處位置的相應坡度值，模擬出合理真實的騎行阻力感受；

所述虛擬自行車的運動控制模塊包括：基于Unity3D中transform類中Translate方法的自行車模型移動控制部分，基于transform類中Rotate方法的自行車模型轉向控制部分，以及用于運動狀態更新和同步協同部分；

所述虛擬場景阻力模擬模塊中，計算騎行用戶所處虛擬賽道中位置的阻力檔位以傳遞給下位機，步驟如下：

步驟1.1，首先要為搭建好的虛擬場景賦予不同地表的摩擦阻力系數n；

步驟1.2，場景初始化時獲取整個場景所有的坡度值p，坡度值p為用戶騎行方向與水平正方向夾角，上坡時為正，下坡時為負，場景初始化時，獲取到整個場景中的所有坡度值數列p；

步驟1.3，計算獲得場景單個檔位的坡度值，即該場景的一個坡度單位，記錄最大坡度值pMax和最小值pMin，上坡的檔位劃分單位值就可以表示為pMax/(Max(A,B)-1)，下坡的劃分為pMin/(Min(A,B))，其中A和B為該場景的坡度系數，這里A和B中，上坡檔位系數為正數，下坡檔位系數為負數；

步驟1.4，用戶騎行過程中，通過觸發器時會判斷其所處位置地表，獲取相應的摩擦阻力系數n；

步驟1.5，用戶騎行過程中，通過固定物理時間軸FixedUpdate()實時判斷其所處位置地表，獲取相應的坡度值數據Slope；

步驟1.6，依據獲取到的摩擦阻力系數n和坡度值數據Slope，精確模擬出騎行阻力，計算用戶所處位置的阻力檔位Stalls，公式如下：

步驟1.7，將阻力檔位信息傳遞給下位機，下位機的阻力模擬模塊依據阻力檔位模擬出對應強度的阻力。

2.如權利要求1所述的基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統，其特征在于，所述步驟1.4中，獲取摩擦阻力系數的方法如下：

步驟1.4.1：假設虛擬騎行場景包含i個不同路面場景：R₁,R₂…R_i，路面R₁是場景的基礎路面形態，初始化時直接將路面R₁的摩擦阻力系數保存為自行車的摩擦阻力系數的默認值；

步驟1.4.2：設置i-1個全局觸發器，每個觸發器的范圍都覆蓋對應一個路面場景的所有控件；

步驟1.4.3：當自行車模型進入某個路面R_j的瞬間，便會觸發該觸發器的功能函數OnTriggerEnter，將路面R_j的摩擦阻力系數賦給自行車的摩擦阻力系數，并傳給下位機；

步驟1.4.4：當自行車模型離開某個路面R_j的瞬間，便會觸發該觸發器的功能函數OnTriggerExit，自行車的摩擦阻力系數恢復為默認值，并傳給下位機；

步驟1.4.5：如此循環1.4.3、1.4.4直到騎行終點，觸發所有i-1個觸發器，實時獲取過程中不同路面的摩擦阻力系數。

3.如權利要求1所述的基于Unity3D引擎的虛擬智能騎行系統，其特征在于，所述步驟1.5中，獲取的坡度值數據Slope的方法如下：

步驟1.5.1：自行車模型的Transform組件中的Rotation屬性中以四元數的形式存儲著模型的三維角度信息，其中z屬性值恰好對應著自行車在斜坡上的角度，為了獲取歐拉角度，調用localEulerAngles方法以歐拉角度形式讀取當前位置的自行車模型位置的z屬性值；

步驟1.5.2：自行車模型與水平正方向與夾角A即為坡度Slope，上坡時A和實際傾斜角度z之和為360度，下坡時A即為實際傾斜角度z，因此當前角度A按如下公式計算：

步驟1.5.3：通過固定物理時間軸的FixedUpdate()定時刷新，實時獲取到當前自行車模型位置的坡度信息。