CN107050866A - 一种实景操作模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实景操作模拟系统,涉及模拟设备领域,包括:感受装置、操作装置和设备主机,所述感受装置和所述操作装置均与所述设备主机电连接,设备主机通过接收操作装置发送的操作信息数据,并将所述操作信息数据转化为控制感受装置的电信号。采用上述技术方案,由于采用软件主机作为主体模拟器运行,使用遥控主机对遥控设备进行控制,将遥控设备的体验感传送给仿真主机,使用仿真主机实现更进一步的真实感受模拟,通过两种模拟模式的叠加,得到近乎真实的模拟体验,给予使用者绝佳的体验。
Description
技术领域
本发明涉及模拟设备领域,特别涉及一种实景操作模拟系统。
背景技术
模拟设备在现有技术中较多用于赛车、飞行等竞技游戏仿真运动平台,此种运动平台是利用动感控制技术,与游戏紧密结合,通过操作安装在运动平台上的游戏控制装置,控制游戏中的竞技设备完成俯冲、爬升、倾斜、拐弯、旋转、下坠、颠簸等动作,由于游戏本身根据该游戏中的竞技设备运动状况,会输出一系列模拟游戏中竞技设备状态的数据,如运动方向、加速度、拐弯等,这些数据通过后台软件转换成运动平台各运动轴的运动数据,控制运动平台模拟游戏竞技设备的运动状态,使操作者从动感、驾驶操控、影音、仿真方面感受到接近于竞技设备体验,此类仿真游戏除了能满足视觉及听觉,同时由于运动平台可以根据游戏过程动态升降、倾斜等触觉体验,具有较高趣味性,新颖性,刺激性,震撼性,娱乐性,科普性,可达到一定娱乐体验的效果。
但是由于上述的游戏仿真运动平台是根据游戏发送数据得来,运动过程按照游戏的设定运作,无法真实地模拟实际场景的效果,用户无法根据自身喜好重新设定,无法真正感受到十分逼真的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实景操作模拟系统,可以真实的模拟出实际场景的效果。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种实景操作模拟系统,其特征在于,包括:感受装置、操作装置和设备主机,所述感受装置和所述操作装置均与所述设备主机电连接,设备主机通过接收操作装置发送的操作信息数据,并将所述操作信息数据转化为控制感受装置的电信号;
所述感受装置包括音响系统、显示屏和由运动控制器与平台驱动器组成运动平台;
所述设备主机包括遥控设备和模拟主机,所述模拟主机包括软件主机和仿真主机,所述遥控设备与所述仿真主机无线连接,所述软件主机与所述感受装置和所述操作装置电连接;
其中,所述遥控设备包括电控器和遥控设备驱动装置,所述电控器与所述遥控设备驱动装置电连接;遥控设备驱动装置驱动遥控设备的运行。
其中,所述软件主机上安装专用软件,解析由操作装置输入的信息,经过运算后输出成控制信号,由仿真主机传送至遥控主机,并根据遥控主机采集的数据,经过运算后输出到具体执行机构。
其中,所述操作装置包括车辆驾驶操作装置、飞机驾驶操作装置、船驾驶操作装置和列车驾驶操作装置中的一种。
其中,所述感受装置包括显示屏、音响系统和平台系统。
其中,所述电控器包括第一主控芯片、数据采集模块、无线通信模块和电源管理模块,所述第一主控芯片分别与数据采集模块、所述无线通信模块和所述电源管理模块连接,作为环境信息分析模拟单元;所述第一主控芯片分别与所述无线通信模块和电源管理模块连接,作为控制单元。
具体的,所述无线通信模块包括有用于传输所述数据采集模块采集的音、视频信号至仿真主机的WIFI通信模块、用于所述数据采集模块采集的遥控设备位置方向、倾斜角度、加减速度信息至仿真主机的433Mhz发射模块和接收仿真主机发送来的遥控设备控制指令的2.4Ghz接收模块。
具体的,所述数据采集模块包括采集音频信息的传声器、采集视频信息的摄像头和采集遥控设备的位置、角度和加减速度信息的9轴传感器。
其中,所述仿真主机包括第二主控芯片、数据存储器、数据通信模块和电源管理模块;所述第二主控芯片分别与所述数据存储器、数据通信模块和电源管理模块电连接。
具体的,所述数据通信模块包括用于与软件主机传输数据的USB转换模块、用于发送遥控设备控制指令的2.4Ghz发射模块、用于接收遥控设备位置方向、倾斜角度、加减速度信息的433Mhz接收模块和用于传输音、视频信号的WIFI通信模块。
其中,所述平台驱动器的驱动方式包括:
平台驱动器通过伺服电机连接滚珠丝杆,组成多轴直线推杆组,推动运动平台,运动控制器输出脉冲信号给伺服电机驱动器;
或者,平台驱动器通过伺服液压缸推动运动平台,此时运动控制器输出pwm信号给液压伺服阀控制液压缸动作。
采用上述技术方案,由于采用软件主机作为主体模拟器运行,使用遥控主机对遥控设备进行控制,将遥控设备的体验感传送给仿真主机,使用仿真主机实现更进一步的真实感受模拟,通过两种模拟模式的叠加,得到近乎真实的模拟体验,给予使用者绝佳的体验。
附图说明
图1为本发明实景操作模拟系统的结构示意图;
图2为本发明实景操作模拟系统的原理框图;
图3为本发明中电控器的结构示意图;
图4为本发明中仿真主机的结构示意图。
图中,1-遥控设备,11-电控器,111-第一主控芯片,112-音频采集模块,113-视频采集模块,114-运动状态采集模块,115-WIFI通信模块115,116-433Mhz通信模块,117-2.4Ghz通信模块,118-电源管理模块,12-遥控设备驱动装置,2-模拟主机,21-软件主机,22-仿真主机,221-第二主控芯片,222-数据存储器,223-USB转换模块,224-2.4Ghz通信模块,225-433Mhz通信模块,226-WIFI通信模块226,227-电源管理模块,3-感受装置,31-音响系统,32-显示屏,33-运动控制器,34-平台驱动器,4-操作装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
作为本发明的第一实施例,提出一种实景操作模拟系统,如图1所示,包括:遥控设备1、模拟主机2、感受装置3和操作装置4;模拟主机2、感受装置3和操作装置4组成用户体验平台,如图2所示,模拟主机2包括软件主机21和仿真主机22;软件主机21为安装有模拟专用软件的计算机,模拟专用的作用在于解析操作装置4的输入电平,将输入电平转化为控制遥控设备1的电信号,同时将遥控设备1发回的环境感官数据显示在感受装置3上,供用户体验。
如图1、2所示,感官装置3包括音响系统31、显示屏32和由运动控制器33与平台驱动器34组成的运动平台。软件主机21将遥控设备1发回的视频数据发送至显示屏32上,音频数据发送至音响系统31上,将角度数据、加速度数据和减速度数据发送至运动控制器33上,运动控制器33将角度数据、加速度数据和减速度数据转化为平台驱动器34的控制信号,通过平台驱动器34控制运动平台的运动,给予用户相应的体验。
平台驱动器34具有两种常见的驱动方式:其一为平台驱动器34通过伺服电机连接滚珠丝杆,组成多轴直线推杆组,本实施例中为4组,推动运动平台,运动控制器输出脉冲信号给伺服电机驱动器;或者,平台驱动器34通过伺服液压缸推动运动平台,此时运动控制器输出pwm(脉冲宽度调制)信号给液压伺服阀控制液压缸动作。
仿真主机22与软件主机21通过数据电缆相连,仿真主机22与遥控设备1通过无线数据连接,仿真主机22能够接收软件主机21发送的控制遥控设备1的电信号,并能够将其解析,通过无线网络传输给遥控设备1;同时还能够接收遥控设备1返回的环境感官数据,回传给软件主机21。
操作装置4与遥控设备1相对应,例如,如图1所示,本实施例中遥控设备1为遥控越野赛车,则操作装置4包括方向盘、变速器箱、油门和刹车等。还可以采用飞机驾驶操作装置、船驾驶操作装置和列车驾驶操作装置来模拟遥控飞机、遥控船和遥控列车等。
再如图2所示,遥控设备1内设置有电控器11和遥控设备驱动装置12,电控器11接收由仿真主机22发送的控制遥控设备1的指令,解析并控制遥控设备驱动装置12带动遥控设备1运转,控制遥控设备运作;例如操控电机带动遥控越野赛车实现前进、后退等动作;还能够采集遥控设备1上的环境感官数据,包括,加速度、减速度、倾斜角度、环境声音、视频,传送至仿真主机22中。
具体的,如图1、3所示,电控器11包括第一主控芯片111和与第一主控芯片111连接的采集音频数据的音频采集模块112,本实施例中采用传声器作为音频采集模块112、采集视频数据的视频采集模块113,本实施例中采用多组摄像头作为视频采集模块113、采集遥控设备1的位置、角度和加减速度数据的运动状态采集模块114,本实施例中采用9轴传感器作为运动状态采集模块114、WIFI通信模块115、433Mhz通信模块116、2.4Ghz通信模块117和电源管理模块118。WIFI通信模块115的传输速度最快,用于传输经过音频采集模块112和视频采集模块113压缩解码的视频信息和环境声音;9轴传感器采集遥控设备1的位置方向、倾斜角度、加减速度传送至采用32位单片机的第一主控芯片111,主控制芯片111对其进行处理后从433Mhz通信模块116发送给仿真主机22;2.4Ghz通信模块117用于接收从仿真主机22发送来的控制遥控设备1的指令,并将指令传送给第一主控芯片111;电控器11通过电源管理模块118来实现电控器内部的恒压供电。
在第一主控芯片111接收到指令后,第一主控芯片111根据既定的协议,控制直流驱动电路模块(半桥驱动方式)驱动直流无刷电机组,控制遥控设备1的运转。
如图4所示,仿真主机22包括第二主控芯片221和与第二主控芯片221连接的数据存储器222、与主机数据交互的USB转换模块223、2.4Ghz通信模块224、433Mhz通信模块225和WIFI通信模块226和电源管理模块227;第二主控芯片221采用32位单片机,数据存储器222使用能够缓存指令数据和环境感官数据的闪存来实现;2.4Ghz通信模块224用于发送遥控设备控制指令、433Mhz通信模块225用于接收遥控设备位置方向、倾斜角度、加减速度信息以及WIFI通信模块用于传输音、视频信号。
WIFI通信模块226为视频流及音频流传输的高速模块,视频信号通过USB转换模块223进入软件主机21,第二主控芯片221控制视频信号、音频的传输使能;第二主控芯片221接收到软件主机21发送的遥控装置控制数据,按照既定格式,解析后通过2.4Ghz通信模块224发送到电控器11的2.4Ghz通信模块117接收;考虑到信道的抗干扰,低速的遥控设备位置、角度、加减速数据通过433Mhz通信模块225进行传输。
本发明对比以往传统的模拟系统具备以下优点:
1、系统实现了实景控制遥控设备动作,实时传送遥控设备状态及设备环境信息,同时模拟遥控设备状态,提供了一种新式的游戏方式,给操作者极大感受及体验,而由于实景的遥控设备可根据操作者想法运转,超脱了以往通过模拟系统的限制,增加了多种游玩方式;同时由于操作者在运控平台上控制遥控设备,没有安全问题,可更安全、尽兴的进行各种高难度动作。
2、观看者可实时看到操作用户控制遥控设备的情况,增加参与度。
3、系统具有优良的通用性能,根据遥控设备的种类不同调整电控器驱动模块,配套对应的多轴运动平台即可实现不同的控制类型。
4、仿真主机整合了3种无线通信协议,通过统一单片机进行管理,减少信号冲突的几率,可以满足多场合、不同距离的控制要求。
5、电控器整合了控制与数据采集功能,可极大的减少体积,便于在各种遥控设备的场合安装,同时由于通过统一的单片机协调管理,通用性能大大增加,一般来讲,更换驱动电路模块及调整部分程序即可用于不同的遥控设备如遥控车、无人机等。
采用上述技术方案,由于采用软件主机作为主体模拟器运行,使用遥控主机对遥控设备进行控制,将遥控设备的体验感传送给仿真主机,使用仿真主机实现更进一步的真实感受模拟,通过两种模拟模式的叠加,得到近乎真实的模拟体验,给予使用者绝佳的体验。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种实景操作模拟系统,其特征在于,包括:感受装置、操作装置和设备主机,所述感受装置和所述操作装置均与所述设备主机电连接,设备主机通过接收操作装置发送的操作信息数据,并将所述操作信息数据转化为控制感受装置的电信号;
所述感受装置包括音响系统、显示屏和由运动控制器与平台驱动器组成运动平台;
所述设备主机包括遥控设备和模拟主机,所述模拟主机包括软件主机和仿真主机,所述遥控设备与所述仿真主机无线连接,所述软件主机与所述感受装置和所述操作装置电连接;
其中,所述遥控设备包括电控器和遥控设备驱动装置,所述电控器与所述遥控设备驱动装置电连接;遥控设备驱动装置驱动遥控设备的运行。
2.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述软件主机上安装专用软件,解析由操作装置输入的信息,经过运算后输出成控制信号,由仿真主机传送至遥控主机,并根据遥控主机采集的数据,经过运算后输出到具体执行机构。
3.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述操作装置包括车辆驾驶操作装置、飞机驾驶操作装置、船驾驶操作装置和列车驾驶操作装置中的一种。
4.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述感受装置包括显示屏、音响系统和平台系统。
5.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述电控器包括第一主控芯片、数据采集模块、无线通信模块和电源管理模块,所述第一主控芯片分别与数据采集模块、所述无线通信模块和所述电源管理模块连接,作为环境信息分析模拟单元;所述第一主控芯片分别与所述无线通信模块和电源管理模块连接,作为控制单元。
6.根据权利要求5所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述无线通信模块包括有用于传输所述数据采集模块采集的音、视频信号至仿真主机的WIFI通信模块、用于所述数据采集模块采集的遥控设备位置方向、倾斜角度、加减速度信息至仿真主机的433Mhz发射模块和接收仿真主机发送来的遥控设备控制指令的2.4Ghz接收模块。
7.根据权利要求5所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述数据采集模块包括采集音频信息的传声器、采集视频信息的摄像头和采集遥控设备的位置、角度和加减速度信息的9轴传感器。
8.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述仿真主机包括第二主控芯片、数据存储器、数据通信模块和电源管理模块;所述第二主控芯片分别与所述数据存储器、数据通信模块和电源管理模块电连接。
9.根据权利要求8所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述数据通信模块包括用于与软件主机传输数据的USB转换模块、用于发送遥控设备控制指令的2.4Ghz发射模块、用于接收遥控设备位置方向、倾斜角度、加减速度信息的433Mhz接收模块和用于传输音、视频信号的WIFI通信模块。
10.根据权利要求1所述的实景操作模拟系统,其特征在于:所述平台驱动器的驱动方式包括:
平台驱动器通过伺服电机连接滚珠丝杆,组成多轴直线推杆组,推动运动平台,运动控制器输出脉冲信号给伺服电机驱动器;
或者,平台驱动器通过伺服液压缸推动运动平台,此时运动控制器输出pwm信号给液压伺服阀控制液压缸动作。
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