CN102151407A - 一种互动轨道车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互动轨道车，其包括轨道、影视互动系统、轨道车和控制系统，所述轨道车设置在所述轨道上，所述影视互动系统设置在轨道的两侧，所述控制系统连接所述影视互动系统和轨道车，所述影视互动系统用于给出游戏问题，当所述影视互动系统给出的游戏问题被解决，所述控制系统则控制所述轨道车在轨道上移动，所述影视互动系统包括显示屏幕、视频播放装置和音频播放装置。采用本发明可让游客感受到从未有过的新型娱乐体验，游客通过乘坐多自由度的动感轨道车，能实现左右摇摆、前后仰俯、旋转等动感特技，手持红外动感装置参与虚拟世界中的游戏互动，在真实的室内环境中穿梭，带领游客经历一场惊心动魄的快乐之旅。

Description

一种互动轨道车

技术领域

本发明涉及一种娱乐设施，尤其涉及的是一种互动轨道车。

背景技术

主题公园的出现和兴起从世界范围看，是与国家工业化和人们生活水平的改善相关联的旅游娱乐业密切相关。它最早的雏形是古希腊、古罗马时代的集市杂耍，通过音乐、舞蹈、魔术及博彩游戏等手段营造气氛、吸引顾客。随着手工业向机械工业递进、城市的大量出现，这种小型的流动的娱乐形式逐步演化为专门的以户外为主的游乐场所.到了20世纪上中叶，其形式也从轻松温和的草地花园式，转为以机械游乐器具为特色，追求喧哗、刺激的游乐园。二战后，随着生活方式的日趋多样化，科技发展和经济繁荣，形成主题公园的旅游景观创新概念。“童话乐园”、“探险乐园”、“野生动物园”、“假日乐园”等相继在欧美等地发展起来。特别是1955年美国在洛杉矶建起第一个现代意义上的主题公园后，以主题公园为代表的旅游娱乐业在世界各地得到广泛发展，从规模到科技和文化含量上都有较大突破，科技含量高的游乐项目也便成为主题公园中广聚人气的热点项目。

然而在众多游乐项目中，游客能切实参与并与之互动的高科技游乐项目却少之又少，大多都属于形式单一且游客被动参与获得感官体验的项目居多，归类为传统技术型（以机械技术为主）主题项目，根据主题公园发展的阶段特征来说，经历了第一代依托自然资源，第二代注重都市娱乐，第三代以模拟、微缩景观为主的过程，第四代主题公园中以三维、四维、动漫、科技为主的游乐项目发展趋势如雨后春笋拔地而起，通过现代计算机、自动控制、数字模拟与仿真、数字影视、声光电等高科技手段与艺术进行完美结合，让游客感受到从未有过的新型娱乐体验，而我们开发的轨道车互动项目正是第四代主题公园中的核心项目，融合了3D电影、红外光电技术、动感运动车、灾难仿真、特技表演等当今国际主流娱乐技术，游客通过乘坐多自由度的动感轨道车，能实现左右摇摆、前后仰俯、旋转等动感特技，手持红外动感装置参与虚拟世界中的游戏互动，在真实的室内环境中穿梭，带领游客经历一场惊心动魄的快乐之旅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互动轨道车，旨在解决现有的主题公园中的娱乐设施存在形式单一，游客都是被动参与的问题。

本发明的技术方案如下：一种互动轨道车，其中，包括轨道、影视互动系统、轨道车和控制系统，所述轨道车设置在所述轨道上，所述影视互动系统设置在轨道的两侧，所述控制系统连接所述影视互动系统和轨道车，所述影视互动系统用于给出游戏问题，当所述影视互动系统给出的游戏问题被解决，所述控制系统则控制所述轨道车在轨道上移动，所述影视互动系统包括显示屏幕、视频播放装置和音频播放装置。

所述的互动轨道车，其中，所述控制系统为集散控制系统，其包括服务器、控制端、监控端、同步控制端和轨道车客户端，所述控制端、监控端、同步控制端和轨道车客户端均连接至所述服务器；所述监控端，用于监控各个工作站的状态；所述控制端，用于控制各影视互动系统工作；所述服务器依据影视互动系统中发出的指令控制轨道车客户端在在轨道上运行，所述影视互动系统根据游戏者是否完成当前的游戏问题决定是否发出指令给服务器；所述同步控制端是用于控制视频播放装置和音频播放装置播出的视频与声音的同步。

所述的互动轨道车，其中，所述轨道车包括底座和操作仓，所述操作仓安装在所述底座上；所述底座上设置有控制所述操作仓在多自由度内活动的多自由度活动装置。

所述的互动轨道车，其中，所集散控制系统还包括灯光客户端，所述灯光客户端连接所述服务器，所述灯光客户端根据所述服务器的指令控制照明装置的亮度和色彩变化。

所述的互动轨道车，其中，所述轨道车还包括特技客户端，所述特技客户端连接所述服务器，并根据所述服务器的控制指令控制所述多自由度活动装置做出动作。

所述的互动轨道车，其中，所述控制端、监控端、同步控制端、轨道车客户端、灯光客户端和特技客户端通过TCP/IP局域网和全范围覆盖的无线网络连接至服务器。

所述的互动轨道车，其中，所述互动轨道车中还设置有红外感应装置，其包括投光器、受光器、总线模块和总线主机，所述投光器设置在所述操作仓中；所述受光器设置在显示屏幕后，且连接总线模块通过总线连接至总线主机。

所述的互动轨道车，其中，所述视频播放装置为投影装置，所述投影机将播出的画面投射在显示屏幕上。

所述的互动轨道车，其中，所述互动轨道车还包括设置于轨道两侧的与实物等比例大小的实体道具。

所述的互动轨道车，其中，一个显示屏幕对应至少一个投影装置。

本发明的有益效果：本发明通过现代计算机、自动控制、数字模拟与仿真、数字影视、声光电等高科技手段与艺术进行完美结合，让游客感受到从未有过的新型娱乐体验，更融合了3D电影、红外光电技术、动感运动车、灾难仿真、特技表演等技术，游客通过乘坐多自由度的动感轨道车，能实现左右摇摆、前后仰俯、旋转等动感特技，手持红外动感装置参与虚拟世界中的游戏互动，在真实的室内环境中穿梭，带领游客经历一场惊心动魄的快乐之旅。是一种基于红外感应技术研发的一种游客能与游戏影像产生互动的轨道车。

附图说明

图1是本发明提供的互动轨道车的示意图。

图2为本发明提供的互动轨道车的功能框图。

图3是本发明提供的互动轨道车的使用状态参考图。

图4是互动轨道车上的红外感应装置的功能框图。

图5是红外感应装置中发光二极管发光原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

参见图1为本发明提供的互动轨道车的示意图，其包括影视互动系统1、轨道车2、轨道3和控制系统，为了与影视互动系统1中的画面相结合，增加场景的真实效果，沿着所述轨道3设置有很多实体道具，例如假山、房舍、岩洞和水流等等。配合场景还设置有多种照明装置。其中，所述影视互动系统1设置有多个，其包括显示屏幕、视频播放装置和音频播放装置；所述视频播放装置可以是通过投影机投影在显示屏幕上的或者是通过其他的方式，例如所述显示屏幕为一LED或LCD显示器受控制系统的控制显示图像。

所述控制系统连接所述影视互动系统和轨道车，所述影视互动系统用于给出游戏问题，当所述影视互动系统给出的游戏问题被解决，所述控制系统则控制所述轨道车在轨道上移动。

由于考虑到成本的问题，本发明实施例中采用投影装置向所述显示屏幕投射影像，由于显示屏幕较大，一个显示屏幕对应多个投影装置。多个投影装置通过控制系统的控制将影像分割成多个画面，并通过边缘融合等技术处理；然后采用不同的投影装置播出，在一个显示屏幕上呈现一个完整的画面。

游客通过乘坐多自由度的动感轨道车，在预先设定好的室内游戏轨道区域内运行，轨道车在行驶过程中能实现左右摇摆、前后仰俯、旋转三个自由度的动感特技。

游览车的所有动作由计算机全程控制，并且与电影画面以及场景中的特技精确配合，在规定的时刻产生如急转弯，摆动，颠簸等动作，完成整套互动游戏的过程。该电动轨道车系统的控制单元较多，整体设计采用DCS（Distributed Control System，集散控制系统），即将控制单元分成若干个独立的工作站，再通过TCP/IP局域网和全范围覆盖的无线网络将所有独立工作站连接至服务器，由服务器统一监视和控制。

参见图2便是本发明的互动轨道车采用的集散控制系统的功能框图，其包括服务器、控制端、监控端、同步控制端、轨道车客户端、灯光客户端和特技客户端，所述控制端、监控端、同步控制端、轨道车客户端、灯光客户端和特技客户端均连接至所述服务器。所述监控端，用于监控各个工作站的状态；所述控制端，用于控制各影视互动系统工作；所述服务器依据影视互动系统中发出的指令控制轨道车客户端在在轨道上运行，所述影视互动系统根据游戏者是否完成当前的游戏问题决定是否发出指令给服务器。所述服务器还控制灯光客户端，根据影视互动系统中播出内容改变灯光的效果，还可根据影视互动系统中播出内容控制所述轨道车上的特技客户端完成各种特技动作，例如控制所述轨道车旋转、摆动、颠簸等动作。所述服务器还用于控制同步控制端，所述同步控制端是用于控制播出的视频与声音的同步。

所述集散控制系统的特点为：1）系统结构灵活。从总体结构上看，DCS可分为通信网络和工作站两大部分，各个工作站通过通信网络互连起来，构成一个完整的系统。工作站采用标准化和系列化设计，硬件采用积木搭接方式进行配置，软件采用模块化设计，系统采用组态方法构成各种控制回路，很容易对方案进行修改。用户可根据工程对象要求，灵活方便地扩大或缩小规模。2) 操作管理便捷。DCS的集中监控管理装置采用专用工控电脑，操作人员可通过高分辨率彩色显示器和操作键盘、鼠标灯，方便的监控整个运行状况。动态的监控画面，能一目了然知道每辆小车的具体位置。也可以通过软件调度轨道上任意电控轨道车。3）故障处理方便快捷。总控室设有声光报警装置，运行一旦出现异常，系统会自动启动声光报警装置提醒值班人员。并在软件上显示相应报警信息，报警信息有自检功能，能推断发生故障的可能原因。4）安全可靠性高。DCS在设计、制造时采用了多种可靠性技术。系统采用了多微处理分散控制结构，某一单元失效时，不会影响其他单元的工作。另外整个系统还装有摄像监控，总共装有若干个红外摄像头，可以监控整个轨道的运行状况。为系统稳定行又增加一层保障。紧急事故处理快捷，只要按下急停按钮就可停止所有小车的运行。

参见图3，图示为所述互动轨道车的使用状态参考图，所述轨道车2通过控制系统的控制在轨道3上行走，当行驶至所述显示屏幕1时，游客需要攻克显示屏幕上的游戏问题，只有攻克了游戏问题，所述服务器才会控制所述轨道车继续前进。同时完成一个问题服务器会给游戏者记录相应的积分。所述轨道车2包括底座22和操作仓20，所述底座22上还设有多自由度的移动装置，用于根据服务器的控制做出各种特技动作。所述操作仓20设置在底座22的多自由度活动装置上，例如旋转装置，前后晃动装置等。

所述互动轨道车中还设置有红外感应装置，其包括投光器和受光器，所述投光器21设置在所述操作仓20中；所述受光器设置在显示屏幕后，所述投光器21用于与显示屏幕上的受光器无线连接，游戏者处于操作仓20内，通过控制所述投光器21参与游戏。

参见图4，所述互动轨道车上的红外感应装置的功能框图，其包括投光器、受光器、总线模块和总线主机，所述投光器安装在所述轨道车2上，且一个轨道车上可安装有多个投光器；所述受光器安装在显示屏幕1上，且连接总线模块通过总线连接至总线主机。游客在轨道行驶过程中使用红外感应装置来与游戏画面连接进行互动，通过红外感应系统来获取游客在游戏过程中的积分排名成绩。

游客具体是使用设置在轨道车上的红外感应装置（即投光器）与银幕游戏画面上的控制点（即受光器）进行连接，最终由总线主机将红外信号通过软件采集于终端总控系统将成绩按次序进行排名。

红外感应装置原理为：人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光的波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外感应系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管，所述红外发光二极管实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。发光二极管是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。

所述红外感应装置中发光二极管发光原理为：发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图5所示。

假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带与价带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光线仅在靠近PN结面几微米以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg（mm），式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。

所述红外感应装置控制电路的为本领域技术人员所熟知，因而在此不做赘述。

本发明提供的互动轨道车的效果实现了游戏画面与室内现场环境的完美结合，游客在参与互动游戏的过程中能身历其境的融入到设定好的项目环境中，通过现场人、景、物的等比模拟加上与银幕内容的虚拟仿真结合，游客在娱乐过程中真正达到人景合一、虚实相接。

游客在乘坐轨道车运行过程中会与机械特技系统进行配合，如与场景灯光的互动、悬崖滚石的下落、城门关卡的影响等环节，让游客参与一场惊险、刺激而又逼真的历险之旅。当互动轨道车运行结束后，系统会将红外互动游戏积分成绩进行排名。

本发明通过现代计算机、自动控制、数字模拟与仿真、数字影视、声光电等高科技手段与艺术进行完美结合，让游客感受到从未有过的新型娱乐体验，更融合了3D电影、红外光电技术、动感运动车、灾难仿真、特技表演等技术，游客通过乘坐多自由度的动感轨道车，能实现左右摇摆、前后仰俯、旋转等动感特技，手持红外动感装置参与虚拟世界中的游戏互动，在真实的室内环境中穿梭，带领游客经历一场惊心动魄的快乐之旅。是一种基于红外感应技术研发的一种游客能与游戏影像产生互动的轨道车。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种互动轨道车，其特征在于，包括轨道、影视互动系统、轨道车和控制系统，所述轨道车设置在所述轨道上，所述影视互动系统设置在轨道的两侧，所述控制系统连接所述影视互动系统和轨道车，所述影视互动系统用于给出游戏问题，当所述影视互动系统给出的游戏问题被解决，所述控制系统则控制所述轨道车在轨道上移动，所述影视互动系统包括显示屏幕、视频播放装置和音频播放装置。

2.根据权利要求1所述的互动轨道车，其特征在于，所述控制系统为集散控制系统，其包括服务器、控制端、监控端、同步控制端和轨道车客户端，所述控制端、监控端、同步控制端和轨道车客户端均连接至所述服务器；所述监控端，用于监控各个工作站的状态；所述控制端，用于控制各影视互动系统工作；所述服务器依据影视互动系统中发出的指令控制轨道车客户端在在轨道上运行，所述影视互动系统根据游戏者是否完成当前的游戏问题决定是否发出指令给服务器；所述同步控制端是用于控制视频播放装置和音频播放装置播出的视频与声音的同步。

3.根据权利要求2所述的互动轨道车，其特征在于，所述轨道车包括底座和操作仓，所述操作仓安装在所述底座上；所述底座上设置有控制所述操作仓在多自由度内活动的多自由度活动装置。

4.根据权利要求2所述的互动轨道车，其特征在于，所集散控制系统还包括灯光客户端，所述灯光客户端连接所述服务器，所述灯光客户端根据所述服务器的指令控制照明装置的亮度和色彩变化。

5.根据权利要求3所述的互动轨道车，其特征在于，所述轨道车还包括特技客户端，所述特技客户端连接所述服务器，并根据所述服务器的控制指令控制所述多自由度活动装置做出动作。

6.根据权利要求3所述的互动轨道车，其特征在于，所述控制端、监控端、同步控制端、轨道车客户端、灯光客户端和特技客户端通过TCP/IP局域网和全范围覆盖的无线网络连接至服务器。

7.根据权利要求5所述的互动轨道车，其特征在于，所述互动轨道车中还设置有红外感应装置，其包括投光器、受光器、总线模块和总线主机，所述投光器设置在所述操作仓中；所述受光器设置在显示屏幕后，且连接总线模块通过总线连接至总线主机。

8.根据权利要求1所述的互动轨道车，其特征在于，所述视频播放装置为投影装置，所述投影机将播出的画面投射在显示屏幕上。

9.根据权利要求1所述的互动轨道车，其特征在于，所述互动轨道车还包括设置于轨道两侧的与实物等比例大小的实体道具。

10.根据权利要求8所述的互动轨道车，其特征在于，一个显示屏幕对应至少一个投影装置。

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