[發明專利]一種室外賽車場內沉浸式賽車系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011544237.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112506351A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 周維;羅曉亮
• 申請（專利權）人: 武漢小綠人動力技術股份有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T15/00;G06T19/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉藝瑋

1.一種室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，包括：

交互系統，其包括在真實賽車的方向盤、剎車以及油門上均設置的電位器式傳感器，其用于獲取方向盤、剎車以及油門的轉角值；

位姿測量系統，其設置于真實賽車上并用于測量真實賽車的位姿信息；

主機，其固定于真實賽車上，所述主機內設置有控制模塊及VR場景渲染模塊，所述控制模塊與所述交互系統的各個電位器式傳感器以及位姿測量系統均連接，并接收方向盤、剎車以及油門的轉角值以及真實賽車的位姿信息，根據獲得的方向盤、剎車以及油門的轉角值以及真實賽車的位姿信息對VR場景渲染模塊中的虛擬場景中的虛擬賽車動作，使得虛擬場景中的虛擬賽車與真實賽車動作保持一致；所述VR場景渲染模塊用于渲染VR場景；

VR頭戴式顯示器，其佩戴于賽車手的頭部，所述VR頭戴式顯示器接收所述VR場景渲染模塊渲染的虛擬場景及虛擬賽車并顯示。

2.如權利要求1所述的室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，所述VR場景渲染模塊中設置多個渲染場景，且多個渲染場景中的虛擬賽道和真實賽車所跑的賽道保持一致。

3.如權利要求1所述的室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，還包括供電系統，其用于給主機、VR頭戴式顯示器及位姿測量系統供電。

4.如權利要求2所述的室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，所述方向盤上設置有旋鈕按鍵，其用于控制多個渲染場景的切換，用于人機交互。

5.如權利要求1所述的室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，所述位姿測量系統測量的真實賽車的位姿信息包括地理位置及真實賽車的俯仰角、橫滾角、偏航角、線性速度、角速度姿態信息。

6.如權利要求1所述的室外賽車場內沉浸式賽車系統，其特征在于，所述主機的控制模塊內還設置有算法模塊，所述控制模塊還接收VR場景渲染模塊提供的虛擬場景賽道內虛擬賽車的當前位姿信息，所述算法模塊將虛擬賽車的位姿信息與真實賽車的位姿信息及方向盤、剎車及油門的轉角值進行計算比較得出虛擬賽車需要調整的方向盤、剎車及油門的轉角值，并將計算后虛擬賽車需要調整的方向盤、剎車及油門的轉角值傳遞給VR場景渲染模塊，通過VR場景渲染模塊控制虛擬賽車動作，使得虛擬場景中的虛擬賽車與真實賽車動作保持一致。

7.一種室外賽車場內沉浸式賽車控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)：車載主機運行的控制模塊通過串口讀取位姿測量系統提供的當前真實賽車的位姿信息，同時接收到VR渲染模塊提供的虛擬賽道內虛擬賽車的當前位姿信息；

步驟2)：主機的控制模塊通過串口接收交互系統傳送的當前真實賽車的方向盤、油門及剎車轉角值以及旋轉按鍵操作信號；

步驟3)：控制模塊通過計算模塊計算比較得出虛擬賽車需要調整的位姿信息及方向盤、剎車及油門的轉角值，并負責發送最終控制指令給VR渲染模塊，VR渲染模塊再執行相關指令讓虛擬賽車動作，虛擬場景畫面刷新；

步驟4)：VR渲染模塊負責將虛擬場景畫面數據傳送給VR頭戴式顯示器，并通過VR頭戴式顯示器顯示出來給賽車手看到。

8.如權利要求7所述的室外賽車場內沉浸式賽車控制方法，其特征在于，所述算法模塊具體控制過程如下：

1)控制模塊從交互系統獲得賽車手操作的真實賽車當前的方向盤、油門及剎車轉角值，作為直接控制量；

2)對位姿測量系統提供的真實賽車車輛的位姿信息與VR渲染模塊提供的當前虛擬賽車車輛的位姿狀態信息作差，得到位姿信息誤差；

3)通過PID/MPC控制算法之后得到位姿誤差修補需要的補償控制量；

4)將閉環誤差補償控制量和直接控制量疊加的綜合控制量輸入到VR渲染模塊；

5)VR渲染模塊控制虛擬賽車車輛執行控制指令。