CN110631411A - 一种虚拟射击训练控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟射击训练控制方法及系统，其中方法包括：将仿真枪与追踪器绑定，利用追踪器定位仿真枪；基站利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位追踪器的位置和头显的位置；基站将追踪器的位置和头显的位置发送至PC；PC根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果；PC将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示。利用基站对仿真枪和头显进行追踪，同时利用PC进行渲染，可以在一定程度上可以克服由于相关技术的限制和缺陷而导致不能进行仿真训练问题，提供了一种可以进行仿真训练的方式，并可以达到最佳体验操作。

Description

一种虚拟射击训练控制方法及系统

技术领域

本发明涉及虚拟仿真技术领域，尤其涉及一种虚拟射击训练控制方法及系统。

背景技术

随着移动智能终端以及虚拟仿真行业的发展，涌现出大量的、不同题材的智能硬件，以满足使用者的需求。在各种射击类虚拟仿真应用中，通常需要瞄准虚拟对象并执行射击操作。

现有技术中的各种游戏或者仿真应用中，通过鼠标的移动操作或者手柄方式来确定瞄准镜准心位置，从而确定瞄准位置，再通过鼠标的点击和手柄操作完成技能的释放或者是射击操作。

而在射击类应用中，一般通过左右手完成移动操作，通过手柄或者鼠标依次完成瞄准操作和射击操作，使得在射击类游戏或者虚拟应用中没有使用真实枪支实物外设的操作，移动、瞄准、射击三个动作很难流畅的完成。这种交互方式增加了玩家的行动负荷，降低了使用者的射击效率，降低射击体验。很难达到仿真训练的要求。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的虚拟射击训练控制方法及系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个方面提供了一种虚拟射击训练控制方法，包括：将仿真枪与追踪器绑定，利用追踪器定位仿真枪；基站利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位追踪器的位置和头显的位置；基站将追踪器的位置和头显的位置发送至PC；PC根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果；PC将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示。

其中，基站包括两个；按照预设规则发射红外光包括：每个基站按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。

其中，PC根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果包括：PC根据追踪器的位置和头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到渲染结果，将渲染结果存放在帧缓冲区。

其中，PC将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示包括：PC将帧缓冲区中的渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至头显进行显示。

其中，方法还包括：仿真枪将射击信息发送至PC；PC根据射击信息生成打靶信息，并将打靶信息存储在帧缓冲区；打印设备将帧缓冲区的打靶信息进行打印。

本发明另一方面提供了一种虚拟射击训练控制系统，包括：仿真枪，用于与追踪器绑定；追踪器，用于定位仿真枪；基站，用于利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位追踪器的位置和头显的位置；将追踪器的位置和头显的位置发送至PC；PC，用于根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果；将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示；头显，用于显示渲染结果。

其中，基站包括两个；基站通过如下方式按照预设规则发射红外光：每个基站，具体用于按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。

其中，PC通过如下方式根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果：PC，具体用于根据追踪器的位置和头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到渲染结果，将渲染结果存放在帧缓冲区。

其中，PC通过如下方式将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示：PC，具体用于将帧缓冲区中的渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至头显进行显示。

其中，系统还包括：打印设备；仿真枪，还用于将射击信息发送至PC；PC，还用于根据射击信息生成打靶信息，并将打靶信息存储在帧缓冲区；打印设备，用于将帧缓冲区的打靶信息进行打印。

由此可见，通过本发明提供的虚拟射击训练控制方法及系统，利用基站对仿真枪和头显进行追踪，同时利用PC进行渲染，可以在一定程度上可以克服由于相关技术的限制和缺陷而导致不能进行仿真训练问题，提供了一种可以进行仿真训练的方式，并可以达到最佳体验操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的虚拟射击训练控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法的一种具体流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明实施例提供的虚拟射击训练控制系统的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的虚拟射击训练控制系统，包括：

仿真枪，用于与追踪器绑定；

追踪器，用于定位仿真枪；

基站，用于利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位追踪器的位置和头显的位置；将追踪器的位置和头显的位置发送至PC；

PC，用于根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果；将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示；

头显，用于显示渲染结果。

由此可见，利用本发明实施例提供的虚拟射击训练控制系统，利用基站对仿真枪和头显进行追踪，同时利用PC进行渲染，可以在一定程度上可以克服由于相关技术的限制和缺陷而导致不能进行仿真训练问题，提供了一种可以进行仿真训练的方式，并可以达到最佳体验操作。

具体地，追踪器可以通过绑定现实世界中的物体，来追踪物体的位置。它可以连接在仿真枪的发射器上，将现实的物体带入VR环境。由于基站可以追踪多个追踪器，所以场景中可以存在多个追踪器。追踪器有弹簧针和USB端口，还可以制作一些符合特定使用场合的外设，以更加符合外设的使用习惯。

其中仿真枪可以通过以下方式设置其功能：

1、触发开火控制手指勾动扳机为开火状态，没有勾动电路无响应，默认待机电路断开。

2、弹夹实体与电路传感器连接，当子弹显示为零时则不能开火，拔下弹夹然后再重新安装，子弹显示可以射击状态。

3、仿真枪硬件功能在于体验真实的射击操作，单发模式为勾动扳机射击一发，勾住后无反应直到松开，子弹有相对应显示。连发模式勾动扳机会连续射击直到子弹显示为零。

4、模拟真实的后坐力为每次射击触发后置电池波箱带动，会造成强烈的震动从而来完成后坐力的体验。

仿真枪还可以通过以下方式与追踪器绑定：

1、开火功能通过电路与追踪器的一个输入管脚连接；

2、换弹功能通过电路与追踪器另的一个输入管脚连接；

3、单连发功能通过电路与追踪器的又一个输入管脚连接；

4、后坐力功能通过电路与追踪器的还一个输入管脚连接。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，基站包括两个；基站通过如下方式按照预设规则发射红外光：每个基站，具体用于按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。具体地，用于定位的装置可以由两个基站构成，每个基站里有一个红外LED阵列，两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，转速为10ms一圈。基站的工作状态是这样的：20ms为一个循环，在循环开始的时候，红外LED闪光，10ms内X轴的旋转激光扫过整个空间，Y轴不发光；下10ms内Y轴的旋转激光扫过整个空间，X轴不发光。通过此种方式可以使得定位更加精准。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，PC通过如下方式根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果：PC，具体用于根据追踪器的位置和头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到渲染结果，将渲染结果存放在帧缓冲区。具体地，PC进行的3D渲染需要经过一个流程，这个流程被称为渲染管线，渲染管线包括以下几个部分，局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化最后把处理结果存放在帧缓冲区FrameBuffer中等待显示。由此可以使得待显示的信息提前进行缓冲，在后续显示时提高显示速率。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，PC通过如下方式将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示：PC，具体用于将帧缓冲区中的渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至头显进行显示。具体地，基于WirelessHD的低延时、高带宽无线传输，将帧缓冲区FrameBuffer中待显示的数据以无线的方式传输到头显中显示，可以使得显示更加快速便捷。另外，头显和PC之间，还可以通过设置无线套件实现无线传输，减小头显和PC的改进，只采用外接套件即可以实现二者之间的通信。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，本发明实施例提供的虚拟射击训练控制系统还包括：打印设备；仿真枪，还用于将射击信息发送至PC；PC，还用于根据射击信息生成打靶信息，并将打靶信息存储在帧缓冲区；打印设备，用于将帧缓冲区的打靶信息进行打印。具体地，可以将帧缓冲区中的打靶信息通过打印设备打印出来，由此进行射击训练结果的后续分析。

基于图1所示的虚拟射击训练控制系统，以下结合图2对本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法进行说明，以下虚拟射击训练控制方法应用于上述虚拟射击训练控制系统，以下仅对虚拟射击训练控制方法的流程进行简要说明，其他未尽事宜，请参照上述虚拟射击训练控制系统的相关说明，在此不再赘述，参见图2，本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法，包括：

S1，将仿真枪与追踪器绑定，利用追踪器定位仿真枪；

S2，基站利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位追踪器的位置和头显的位置；

S3，基站将追踪器的位置和头显的位置发送至PC；

S4，PC根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果；

S5，PC将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，基站包括两个；按照预设规则发射红外光包括：每个基站按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，PC根据追踪器的位置和头显的位置进行渲染，得到渲染结果包括：PC根据追踪器的位置和头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到渲染结果，将渲染结果存放在帧缓冲区。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，PC将渲染结果通过无线传输方式传输至头显进行显示包括：PC将帧缓冲区中的渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至头显进行显示。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法还包括：仿真枪将射击信息发送至PC；PC根据射击信息生成打靶信息，并将打靶信息存储在帧缓冲区；打印设备将帧缓冲区的打靶信息进行打印。

由此可见，利用本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法，利用基站对仿真枪和头显进行追踪，同时利用PC进行渲染，可以在一定程度上可以克服由于相关技术的限制和缺陷而导致不能进行仿真训练问题，提供了一种可以进行仿真训练的方式，并可以达到最佳体验操作。

以下结合图3，对本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法的一个具体应用场景进行说明，但本发明并不局限于此：

1、用户登录；

2、用户操作枪械(仿真枪)进行射击；

3、Tracker(追踪器)和枪械绑定使他们的相对位置固定，通过定位Tracker的空间位置就可以定位抢的空间位置；

4、Lighthouse定位系统定位Tracker：该系统由两个基站构成，每个基站里有一个红外LED阵列，两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，转速为10ms一圈。基站的工作状态是这样的：20ms为一个循环，在循环开始的时候，红外LED闪光，10ms内X轴的旋转激光扫过整个空间，Y轴不发光；下10ms内Y轴的旋转激光扫过整个空间，X轴不发光。

5、Lighthouse定位系统头显：定位方式同4；

6、将头显以及控制器的位置信息同步给PC，PC会根据这些信息进行渲染

7、在PC上设置仿真打靶系统：

(1)模拟仿真系统：利用虚拟现实技术，通过外形仿真、环境仿真、操作仿真、听视觉仿真等使体验者达到身临其境、切身体会的状态：

a、枪械模拟：通过3D渲染、3D建模、灯光、贴图等技术实现和真是枪械几乎相同的虚拟枪械的过程；

b、后坐力模拟：(此功能在枪械设备不提供后坐力时开启)子弹爆炸时会对枪械和子弹产生相同的力，此过程遵循动量守恒定律，根据对子弹质量M1和速度V1以及枪械质量M2的设定就能计算出枪械向后的速度V2，根据V2值的大小模拟开枪瞬间后坐力的大小，进而影响子弹离开枪口时的方向，达到和真枪射击几乎一样的效果；

c、环境模拟：环境模拟中的可变参数包括风力、风向、阴雨等，通过对风力、风向以及是否下雨等参数的设定以及子弹自身的重力因素生成子弹的飞行弹道，最终影响射击结果。

(2)枪械管理系统：管理和枪械相关的设定：

a、枪械选择：选择射击所用枪械，如MP5、AK47等，后面会用选择的枪械进行射击；

b、枪械校准：通常的瞄准方法是射手的视线透过照门对准准星，准星在对准目标，进入校准模式可以对照门和准星的位置进行微调，以达到校准目的；

c、辅助瞄准：由枪口发射出一条清晰可见的笔直射线，射线与靶标交点即为射击点，此功能旨在引导初学射击者瞄到正确范围以达到练习射击的目的。

(3)打靶控制系统：

a、靶距控制：调整靶位到射击点的距离，可根据设计者能力和射击训练要求自由调整；

b、单连发控制：选择单发或连发发射，可根据射击需求随时调整；

c、弹量控制：在射击前选择此轮射击的射弹量，子弹射完为完成一轮射击；

d、打靶成绩：根据子弹落在靶位上的位置计算出相应的环数，越靠近靶心环数越高，脱靶为0环，最后根据射击的弹量计算出总环数。

8、渲染管线：3D渲染需要经过一个流程，这个流程被称为渲染管线，渲染管线包括以下几个部分，局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化最后把处理结果存放在帧缓冲区FrameBuffer中等待显示；

9、无线传输：基于WirelessHD的低延时、高带宽无线传输，将帧缓冲区FrameBuffer中待显示的数据以无线的方式传输到无线套件上；

10、通过与9相同的方式，将帧缓冲区FrameBuffer中待显示的数据以无线的方式传输到头显中显示；

11、将帧缓冲区中的打靶信息通过打印设备打印出来。

由此可见，利用本发明实施例提供的虚拟射击训练控制方法，利用基站对仿真枪和头显进行追踪，同时利用PC进行渲染，可以在一定程度上可以克服由于相关技术的限制和缺陷而导致不能进行仿真训练问题，提供了一种可以进行仿真训练的方式，并可以达到最佳体验操作。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟射击训练控制方法，其特征在于，包括：

将仿真枪与追踪器绑定，利用所述追踪器定位所述仿真枪；

基站利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位所述追踪器的位置和头显的位置；

所述基站将所述追踪器的位置和所述头显的位置发送至PC；

所述PC根据所述追踪器的位置和所述头显的位置进行渲染，得到渲染结果；

所述PC将所述渲染结果通过无线传输方式传输至所述头显进行显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站包括两个；

所述按照预设规则发射红外光包括：

每个所述基站按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PC根据所述追踪器的位置和所述头显的位置进行渲染，得到渲染结果包括：

所述PC根据所述追踪器的位置和所述头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到所述渲染结果，将所述渲染结果存放在帧缓冲区。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述PC将所述渲染结果通过无线传输方式传输至所述头显进行显示包括：

所述PC将所述帧缓冲区中的所述渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至所述头显进行显示。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述仿真枪将射击信息发送至所述PC；

所述PC根据所述射击信息生成打靶信息，并将所述打靶信息存储在所述帧缓冲区；

打印设备将所述帧缓冲区的打靶信息进行打印。

6.一种虚拟射击训练控制系统，其特征在于，包括：

仿真枪，用于与追踪器绑定；

所述追踪器，用于定位所述仿真枪；

基站，用于利用两个转轴互相垂直的旋转的红外激光发射器，按照预设规则发射红外光，定位所述追踪器的位置和头显的位置；将所述追踪器的位置和所述头显的位置发送至PC；

所述PC，用于根据所述追踪器的位置和所述头显的位置进行渲染，得到渲染结果；将所述渲染结果通过无线传输方式传输至所述头显进行显示；

所述头显，用于显示所述渲染结果。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站包括两个；

所述基站通过如下方式按照预设规则发射红外光：

每个所述基站，具体用于按照预设周期进行旋转，并按照前一个周期X轴发射红外光，Y轴不发射红外光，后一个周期Y轴发射红外光，X轴不发射红外光的方式进行红外光发射。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述PC通过如下方式根据所述追踪器的位置和所述头显的位置进行渲染，得到渲染结果：

所述PC，具体用于根据所述追踪器的位置和所述头显的位置，经过局部坐标系到世界坐标系、世界坐标系到观察坐标系的转换、背面剔除、光照、裁剪、投影、视口坐标转换、光栅化处理，得到所述渲染结果，将所述渲染结果存放在帧缓冲区。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述PC通过如下方式将所述渲染结果通过无线传输方式传输至所述头显进行显示：

所述PC，具体用于将所述帧缓冲区中的所述渲染结果利用基于WirelessHD的无线传输方式传输至所述头显进行显示。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：打印设备；

所述仿真枪，还用于将射击信息发送至所述PC；

所述PC，还用于根据所述射击信息生成打靶信息，并将所述打靶信息存储在所述帧缓冲区；

所述打印设备，用于将所述帧缓冲区的打靶信息进行打印。

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