CN104815436A - 带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统及方法，仿真枪加电后，仿真枪通信模块自动与服务器通信模块进行连接；陀螺仪模块将采集的数据进行计算，得到当前枪口相对位移量发送给控制器；加速度传感器模块将采集到的数据进行计算，得到用户是否做出了举枪操作，并将结果发送给控制器；检测当前是否扣动扳机进行射击，扣动了扳机则后坐力反馈模块提供后坐力，声效模块发出射击和子弹壳落地声音，光效模块发光模拟枪口火光；控制器接收陀螺仪模块和加速度传感器模块采集的数据、仿真枪ID及扳机状态，并将其封装发送给服务器；服务器接收到仿真枪发送的数据进行相应处理。可模拟真枪单发射击和连发射击的后坐力，增强了娱乐性。

Description

带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统及方法

技术领域

本发明涉及仿真枪技术领域，尤其涉及一种带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统及方法。

背景技术

随着交互技术的发展，人们对于观影的娱乐性提出了新的要求。人们不限于坐在影院里看电影这种静态的观影方式，更崇尚互动和具有交互的观影体验。但是，在一些交互射击影院中，交互枪不具备真实的后坐力反馈和真枪的操作体验，通信和供电使用的线缆妨碍交互射击，大大降低了用户体验。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统及方法，用户手持带有真实后坐力仿真系统的无线交互射击仿真枪，可以感受到射击时带来的逼真后坐力体验，该枪还仿真了真枪的上膛、举枪瞄准等操作，让用户体验真实枪械带来的射击快感。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，包括以下步骤：

步骤一：连接服务器，仿真枪加电后，仿真枪通信模块自动与服务器通信模块进行连接，并将仿真枪自身ID、各模块状态和初值传送给服务器；

步骤二：陀螺仪数据采集，陀螺仪模块将采集到的数据进行计算，得到当前枪口的相对位移量发送给控制器；

步骤三：加速度数据采集，加速度传感器模块将采集到的数据进行计算，得到用户是否做出了举枪操作，并将结果发送给控制器；

步骤四：控制器触发检测，检测当前是否扣动扳机进行射击，如果扣动了扳机，则控制后坐力反馈模块提供后坐力反馈，控制声效模块发出射击和子弹壳落地声音，控制光效模块发光模拟枪口火光；

步骤五：控制器数据汇总传输，接收陀螺仪模块和加速度传感器模块采集的数据、仿真枪ID及扳机状态，并将其封装发送给服务器；

步骤六：服务器处理数据，服务器接收到仿真枪发送的数据，根据数据内容控制游戏中的对应用户的准星移动、瞄准镜打开关闭及射击。

所述步骤二中的陀螺仪采样频率为6MHz；所述步骤三中的加速度采样频率为6MHz。

所述步骤四中，控制器将接收到的枪口位移量数据和举枪数据汇总后封装在一个数据帧内发送给服务器模块。

所述步骤五中，控制器在检测扣动扳机前会先检测仿真枪剩余“弹药”值，如果“弹药”不足则只控制声效模块模拟空堂击发的声音。

所述步骤六中，服务器模块根据接收到的多把仿真枪的数据，将其中的枪口位移量、举枪数据和击发状态取出后，更新相应用户的准星、瞄准镜开启和击发操作。

在短暂扣动扳机时，后坐力反馈模块模拟单发射击，射速为每分钟40发。在用户长时间扣动扳机时，后坐力反馈模块模拟连发射击，射速为每分钟100发。后坐力反馈模块提供15KG后坐力。

采用带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法的系统，包括控制器，陀螺仪模块和加速度传感器模块连接控制器的输入端，所述陀螺仪模块获取枪口相对位移量输送给控制器，所述控制器的输出端连接光效模块、声效模块及后坐力反馈模块，所述控制器通过通信模块与服务器进行通讯。

后座力反馈模块包括电磁铁和动力电池；动力电池的正极与电磁铁的正极连接，动力电池的负极与控制器上的继电器连接，电磁铁的负极也与控制器上的继电器连接，控制器通过控制继电器状态实现对动力电池负极和电磁铁负极的通断控制，继而完成对后坐力反馈模块的控制。

所述通信模块提供仿真枪所有信息与服务器之间的无线通信功能，所述控制器通过通信模块与服务器进行通讯的通信数据包括枪口相对位移量，后坐力反馈信息，声效反馈信息和光效反馈信息。

所述控制模块，用于对通信模块提供的数据进行解析，并执行对其他模块的控制；

所述陀螺仪模块，获取枪口相对位移量，控制屏幕上的准星位置；

所述后坐力反馈模块，用于在射击中提供真实的后坐力反馈，让用户体验到真实射击中子弹出射出时来的后坐力；

所述加速度传感器模块，用于感知用户举枪通过瞄准镜射击时的举枪动作。

所述服务器，用于接受仿真枪端发送的数据，并根据数据控制游戏内容。

所述光效模块，用于模拟射击时枪口发出的火光特效。

所述声效模块，用于模拟真枪上膛、射击、空堂击发时的声音。

本发明的有益效果：

(1)本发明所设计的仿真枪没有电源线的约束，用户可在可通信区域内自由移动，使得游戏体验更加真实、自然，具有更好的沉浸式体验；

(2)本发明所设计的仿真枪无需校正操作，使用方便，避免了仿真枪的校正带来的繁琐操作；

(3)该系统提供的交互行为只需要用户借助仿真枪完成，操作简便，无须进行额外的学习训练；

(4)该系统支持多人，强调团队协同配合，增加了游戏互动性，锻炼了团队合作意识，具有一定的教育意义；

(5)该系统可以模拟真枪1/3的后坐力，可模拟真枪单发射击和连发射击的后坐力，增强了娱乐性。

本发明支持每位用户手持无线仿真枪(没有电源线约束的仿真枪)进行交互射击，仿真枪上安装陀螺仪传感器和后坐力系统。陀螺仪传感器用于控制屏幕上的准星用于射击，而后坐力系统为用户提供真实的射击体验。本系统支持多人射击，最多支持127位用户(由USB协议决定)同时使用。

附图说明

图1为95式仿真枪结构图；

图2(a)为正常持枪姿势示意图；图2(b)为举枪姿势示意图；

图3为95式仿真枪工作流程图；

图4为服务器模块工作流程；

图5为本发明系统的结构示意图。

其中，1LED发光二极管、2陀螺仪模块、3.1枪栓、3.2枪栓连杆、4加速度传感器模块、5喇叭、6电磁铁、7枪托、8微动开关、9扳机、10控制器、11动力电池、122.4GHz USB接收器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图5所示，采用带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法的系统，包括控制器，陀螺仪模块和加速度传感器模块连接控制器的输入端，所述陀螺仪模块获取枪口相对位移量输送给控制器，所述控制器的输出端连接光效模块、声效模块及后坐力反馈模块，所述控制器通过通信模块与服务器进行通讯。

后座力反馈模块包括电磁铁和动力电池；动力电池的正极与电磁铁的正极连接，动力电池的负极与控制器上的继电器连接，电磁铁的负极也与控制器上的继电器连接，控制器通过控制继电器状态实现对动力电池负极和电磁铁负极的通断控制，继而完成对后坐力反馈模块的控制。

如图1所示，以95式仿真枪为例说明仿真枪结构。1为LED发光二极管，用于模拟枪口火光；2为陀螺仪模块，用于感知用户枪口的移动；枪栓3.1与枪栓连杆3.2为一体，枪栓连杆3.2尾部为弹簧和微动开关，用户上膛时，拉动枪栓3.1向右，使得枪栓连杆3.2压缩弹簧并触动微动开关，使微动开关导通，用户松手时，压缩的弹簧推动枪栓连杆3.2和枪栓3.1归位；4为加速度传感器模块，用户感知用户举枪动作；5为喇叭，用于发出相应音效；6为电磁铁，通电时电磁铁中间的铁芯向右移动，推动7，将力量作用于用户肩部，使用户感受到后坐力；7为枪托，以质地娇软且有韧性的材料制成，用于缓冲过大后坐力对用户肩部的伤害；8为微动开关，配合9工作；9为扳机，用户扣动扳机时，9绕轴(9内黑色原点)转动，9上部左端接触8，使8导通，产生击发信号；10为控制器，用于对各个模块进行控制；11为动力电池，用于给6供电；12为2.4GHz USB接收器，使用前将12插入服务器USB接口中，用于仿真枪与服务器模块通信。通信范围为10米。

如图2.a所示为本系统中定义的正常持枪姿势。

如图2.b所示为本系统中定义的举枪姿势。

如图3所示，为仿真枪的工作流程，其中“检测各部分模块状态”步骤，需要将完成与2.4GHz USB接收器的绑定，记录陀螺仪X，Y，Z轴的初始值作为静态参考点，记录加速度传感器Z轴的初始值作为静态参考点。“注册仿真枪ID”步骤，需要将仿真枪ID发送给服务器。以95式仿真枪为例，弹药为30发，弹药量预先写入控制器，对于不同枪型的仿真枪，弹药量不同。主要流程包括如下步骤：

步骤一，连接服务器，仿真枪加电后，仿真枪通信模块会自动与服务器通信模块进行连接，并将仿真枪自身ID、各模块状态和初值传送给服务器；

步骤二，陀螺仪数据采集：陀螺仪模块将采集到的数据进行计算，得到当前枪口的相对位移量发送给控制器；

步骤三，加速度数据采集，加速度传感器模块将采集到的数据进行计算，得到用户是否做出了举枪操作，并将结果发送给控制器；

步骤四，控制器触发检测，检测用户当前是否扣动扳机进行射击，如果用户扣动了扳机，则控制后坐力反馈模块提供后坐力反馈，控制声效模块发出射击和子弹壳落地声音，控制光效模块发光模拟枪口火光。在检测到用户扣动扳机后还要检测是否有剩余弹药，即弹药值是否大于0。如果弹药值小于等于0，则控制声效模块发出空堂击发的音效，并进入枪栓状态检测。当检测到用户拉动枪栓上膛后，弹药值加满方可继续射击；

步骤五，控制器数据汇总传输，控制器将接收的陀螺仪模块和加速度传感器模块采集的枪口位移量数据和举枪数据、仿真枪ID、扳机状态汇总后封装一个数据帧内发送给服务器模块。数据帧内的数据包括枪口位移量X，Y，Z，类型为Double，仿真枪ID为Int类型，举枪数据为Double类型，扳机状态为Boolean类型；

如图4所示，描述了系统服务器模块的工作流程，服务器接收到仿真枪发送的数据，根据数据内容更新游戏中对应用户的准星位置、瞄准镜打开/关闭状态、射击状态。其中在判断是否举枪时，需要将数据帧内Double类型的举枪数据转换为Boolean类型。仿真枪发送给服务器模块的举枪数据是加速度传感器检测到的枪身向上(Z轴)的加速度值，加速度值大于2g，可以判定用户正在举枪瞄准。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：连接服务器，仿真枪加电后，仿真枪通信模块自动与服务器通信模块进行连接，并将仿真枪自身ID、各模块状态和初值传送给服务器；

步骤二：陀螺仪数据采集，陀螺仪模块将采集到的数据进行计算，得到当前枪口的相对位移量发送给控制器；

步骤三：加速度数据采集，加速度传感器模块将采集到的数据进行计算，得到用户是否做出了举枪操作，并将结果发送给控制器；

步骤四：控制器触发检测，检测当前是否扣动扳机进行射击，如果扣动了扳机，则控制后坐力反馈模块提供后坐力反馈，控制声效模块发出射击和子弹壳落地声音，控制光效模块发光模拟枪口火光；

步骤五：控制器数据汇总传输，接收陀螺仪模块和加速度传感器模块采集的数据、仿真枪ID及扳机状态，并将其封装发送给服务器；

步骤六：服务器处理数据，服务器接收到仿真枪发送的数据，根据数据内容控制游戏中的对应用户的准星移动、瞄准镜打开关闭及射击。

2.如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，所述步骤二中的陀螺仪采样频率为6MHz；所述步骤三中的加速度采样频率为6MHz。

3.如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，所述步骤四中，控制器将接收到的枪口位移量数据和举枪数据汇总后封装在一个数据帧内发送给服务器模块。

4.如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，所述步骤五中，控制器在检测扣动扳机前会先检测仿真枪剩余“弹药”值，如果“弹药”不足则只控制声效模块模拟空堂击发的声音。

5.如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，所述步骤六中，服务器模块根据接收到的多把仿真枪的数据，将其中的枪口位移量、举枪数据和击发状态取出后，更新相应用户的准星、瞄准镜开启和击发操作。

6.如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法，其特征是，在短暂扣动扳机时，后坐力反馈模块模拟单发射击；长时间扣动扳机时，后坐力反馈模块模拟连发射击。

7.一种采用如权利要求1所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪控制方法的系统，其特征是，包括控制器，陀螺仪模块和加速度传感器模块连接控制器的输入端，所述陀螺仪模块获取枪口相对位移量输送给控制器，所述控制器的输出端连接光效模块、声效模块及后坐力反馈模块，所述控制器通过通信模块与服务器进行通讯。

8.如权利要求7所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统，其特征是，后座力反馈模块包括电磁铁和动力电池，动力电池的正极与电磁铁的正极连接，动力电池的负极与控制器上的继电器连接，电磁铁的负极也与控制器上的继电器连接，控制器通过控制继电器状态实现对动力电池负极和电磁铁负极的通断控制，继而完成对后坐力反馈模块的控制。

9.如权利要求7所述带有后坐力反馈系统的互动射击影院仿真枪系统，其特征是，所述控制器通过通信模块与服务器进行通讯的通信数据包括枪口相对位移量，后坐力反馈信息，声效反馈信息和光效反馈信息。