CN110681110A - 一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制技术，旨在提供一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法。该方法是在车辆主体内部搭载划船机，通过车载传感器检测实时路况信息与车况信息的相关数据，利用获取的数据模拟船只运动状态并将其与虚拟场景融合，形成使用者模拟划船的场景并投影至显示设备中。使用者可以根据自身体感及虚拟场景中船体状态变化，通过预期运动与实际运动的协调匹配，在锻炼身体的同时转移注意力，降低车辆行驶过程中的乘员晕车概率与晕车程度，减轻晕动症带来的身体不适感受。本发明通过处理实时路况、车况、人体运动情况等信息控制划船机的运动轨迹、各方向阻力与虚拟场景，多种角度营造逼真的虚拟现实体验，给使用者带来身临其境的感官享受。

Description

一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法

技术领域

本发明涉及车辆控制技术，特别涉及一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法。

背景技术

晕动症，即晕车病、晕船病、晕机病和由于各种原因引起的摇摆、颠簸、旋转、加速运动等所致疾病的统称。主要是3-30岁的青年人常发，且女性多于男性。有研究表明，中国是世界上晕动症发生率最高的国家之一，80％的人都曾经历过不同程度的晕动反应。晕动症发生的原因有很多，环境、饮食、身体状况等都有较大影响，而对于绝大多数有过晕动病病史的患者来说，心理因素作为一个重要诱发因素也尤为重要。由于预期运动与实际感知的运动之间的不协调，加之个体身体、心理素质因素，时常导致晕车现象。

划船机是一种模拟划船运动的器材，锻炼时，锻炼人曲腿坐在滑凳上，腿部伸直后腰部后仰，双臂克服阻力向两侧后划，模拟划船运动。划船机通常只能放置在固定健身场所或家庭居所中使用。但如能在车辆中搭载划船机，让乘客在运动过程中转移注意力，将能很好地解决晕动症的问题。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，常见的VR设备有VR眼镜。如将车辆在行使过程中的周边场景、加减速或震动起伏动作结合至仿真虚拟现实中，将给与车载划船机使用者更贴近真实情景的体验，使其从心理上完全克服乘坐车辆带来的紧张情绪。

目前，尚且没有综合应用车辆、划船机和虚拟现实技术以解决晕动症的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法，是在车辆主体内部搭载划船机，通过车载传感器检测实时路况信息与车况信息的相关数据，利用获取的数据模拟船只运动状态并将其与虚拟场景融合，形成使用者模拟划船的场景并投影至显示设备中；

所述划船机包括底座、滑轨、坐垫、踏板、能量回收装置、运算模块和显示设备；其中，底座固定在车辆本体内；滑轨沿车辆长度方向布置且由销轴可转动地安装在底座上，通过设于调节安装座内的电机和驱动部件对滑轨的倾斜角度进行主动控制；坐垫活动安装在滑轨上，并在坐垫底部设置用于夹持滑轨的电动滚轮，通过调节电动滚轮的输出力矩对坐垫移动阻力进行主动控制；踏板和能量回收装置固定安装在滑轨前端；能量回收装置是包括多组绕组的发电机，通过导线连接至车辆本体的蓄电池；在发电机的转轴上固定设置拉绳轮，拉绳的一端绕在拉绳轮上另一端连接拉把；在车辆本体上设有多个用于实时检测路况信息与车况信息的传感器，在滑轨中装有倾角测量传感器和用于检测坐垫位置的测距传感器，在坐垫中装有加速度传感器和压力传感器；各传感器通过信号线连接至运算模块，运算模块还通过信号线分别连接能量回收装置、显示设备、电动滚轮和设于调节安装座中的电机，蓄电池通过导线为各用电设备供电(包括滑轨调节安装座、坐垫底部电动滚轮、运算模块和显示设备)。

本发明中，该方法具体包括：

(1)在车辆实际行驶场景中，利用车载传感器获得当前T0时刻车辆的动力学状态数据，记为DataVehicle(T0)，具体表征为车辆的位置、速度、线加速度、角加速度；基于DataVehicle(T0)和车辆导航所规划的速度和路径信息，根据车辆动力学模型计算出在T0之后一段时间△T后将要产生的车辆动力学响应数据，记为DataVehicle(T0+△T)；车辆动力学响应数据将进一步被用于规划车速和路径信息，以用于生成虚拟场景的基础航道；

(2)根据人体感知运动的体感模型设定缩放比例与滤波调节比例，将预期车辆响应数据DataVehicle(T0+△T)转化为虚拟划船场景中的预期船体响应数据，记为DataBoat(T0+△T)；

(3)根据当前船体状态数据DataBoat(T0)与预期船体运动状态DataBoat(T0+△T)，反求在T0和T0+△T时间段内的虚拟场景中船体运动信息；调用划船场景的影像数据，将虚拟场景基础航道、船体运动信息与其进行融合，生成虚拟的划船场景并输出至显示设备。

本发明中，所述步骤(3)中的船体运动信息包括航道障碍、水流速度、水面起伏；其中，在计算航道障碍的响应值时将由车载传感器获取的实际路况信息作为影响因子。

本发明中，该方法进一步包括：结合实时路况和驾驶控制输出预测车辆的行驶状态，适应性地控制滑轨绕轴旋转的倾角和坐垫底部电动滚轮的输出力矩；

本发明中，结合实时路况和驾驶控制输出，预测车辆即将发生的车辆行驶状态；根据预测获得的车辆加速度、滑轨实际倾角和预置的车辆控制策略，同时输出调节安装座中电机功率控制参数以调整滑轨绕轴旋转的倾角，以及坐垫底部电动滚轮的输出力矩控制参数，提高划船机与车辆行驶状态之间的匹配度。

本发明中，该方法进一步包括：利用滑轨中的测距传感器实时监控座椅的运动位置，利用坐垫中的加速度传感器实时检测使用者的加速度，结合坐垫压力和滑轨倾角的实时数据，经计算后向电子滚轮输出最小输出力矩作为安全控制量，使坐垫不与滑轨端部发生碰撞。

本发明中，该方法进一步包括：发电机采用异步电机，并以直接转矩控制方式使其始终工作在发电状态；根据路况、车况、人体运动状态、虚拟场景及使用者给定档位的情况，无级调节拉把的阻力以满足给定转矩需求。

本发明中，所述运算模块是具备运算功能的计算机主机，或者是内嵌处理器的电路模块；所述显示设备是VR设备或车载显示器。

本发明中，所述实时路况信息通过车载激光雷达、摄像头、毫米波雷达或超声波雷达的一种或多种传感器获取原始信息，并通过环境感知算法计算得到路况信息；所述车况信息通过车载加速度传感器、横摆角速度传感器、车速传感器、多轴惯性导航传感器中一种或多种传感器获取原始数据；所述车辆导航所规划的速度和路径信息通过地图导航系统中获取，包括在一段时间内每个时刻的规划速度和规划路径信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明可以将生成的划船场景投影至显示设备(如VR眼镜或车载显示器)，当使用者在使用划船机时，可以根据自身体感及虚拟场景中船体状态变化以对车辆即将发生的船体运动作出适当反应与规避。通过预期运动与实际运动的协调匹配，在锻炼身体的同时转移注意力，降低车辆行驶过程中的乘员晕车概率与晕车程度，减轻晕动症带来的身体不适感受。

2、本发明通过实时路况提前预知车辆的行驶状态，控制滑轨倾角和坐垫电动滚轮输出力矩，能在保证安全的前提下减缓加减速过程中人体受到的冲击，提高舒适性。

3、本发明通过传感器实时检测使用者加速度，实时计算并设置加速度安全值作为安全控制量，避免坐垫与滑轨端部发生碰撞。

4、本发明的发电机始终工作在发电状态，使用者在运动过程中手部阻力可以随运动状态实时变化，最大程度的贴近虚拟场景，带来逼真的运动体验。

5、本发明通过处理实时路况、车况、人体运动情况等信息控制划船机的运动轨迹、各方向阻力与虚拟场景，通过图像、声音、触感利用车体运动等多种角度营造逼真的虚拟现实体验，给使用者带来身临其境的感官享受。

附图说明

图1为本发明车载划船机的立体图；

图2为本发明车载划船机的爆炸图；

图3为虚拟情景生成流程框图；

图4为滑轨倾角控制流程框图；

图5为滚轮转矩控制流程框图；

图6为拉把阻力控制流程框图。

图中附图标记：1底座；2电动滚轮；3坐垫；4滑轨；5踏板；6踏板架；7拉把架；8拉把；9控制面板；10前台；11传动支架；12拉绳轮；13发电机；14滑轮。

具体实施方式

首先需要说明的是，本发明中的运算模块是指具有计算功能的硬件产品，可选设备包括计算机主机，或者是内嵌处理器的电路模块。通过其内置的软件功能模块，可以实现本发明实施示例部分所述运动状态计算、虚拟场景模拟融合等内容。为此，本发明可能涉及对现有技术中算法、模型等内容的应用，例如环境感知算法、预测算法、状态估计算法、运动规划算法、车辆动力学模型、体感模型和虚拟现实场景实时渲染优化算法；本发明同样也涉及对现有的车辆控制技术、虚拟现实技术等内容的应用，例如车辆控制策略、虚拟现实场景的构建与融合等，本发明对这些技术的应用并未超出本领域技术人员能够掌握的技术水平。

申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的技能予以再现，故本发明不再对其具体内容进行详细表述。

此外，本发明的附图中示出了本发明的各种示意图。其中为了清楚地表达，放大了某些细节，并且可能地省略了某些细节。图中所示出的各个部件的形状以及他们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的。

下面先就本发明的硬件设备基础车载划船机进行示例性的描述，当然，在满足功能性要求的前提下也是可以对相关设备进行调整的。对此，本发明不再展开。

本发明所述搭载划船机的车辆，包括带有蓄电池的车辆本体，在车辆本体中固定安装了划船机；该划船机包括底座1、滑轨4、坐垫3、踏板5、传动支架11、能量回收装置、运算模块和显示设备；其中，底座1固定在车辆本体内，滑轨4沿车辆长度方向安装在底座1上，坐垫3活动安装在滑轨4上，踏板5、传动支架11和能量回收装置固定安装在滑轨4前端的底座1上；能量回收装置是包括多组绕组的发电机13，在其转轴上固定设置拉绳轮12；在传动支架11上设置滑轮14，拉绳的一端绕在拉绳轮12上，另一端经滑轮14后连接拉把8；拉绳动作时带动拉绳轮12和发电机13同轴转动，将使用者运动产生的机械能转化为电能，并送至蓄电池储存以供车辆使用，蓄电池通过导线为各设备供电。发电机13的电枢由多组绕组线绕制而成，通过控制面板9可控制能量回收装置中的开关元件实现不同组数的绕线接通，改变运转过程中切割磁感线的导线量，从而调节划船机的多档位阻力以适应使用者的不同运动需求。使用者可以通过控制面板9输入指令实现换挡，其配套的电子显示屏可随时显示调节情况。

在车辆本体上设有多个传感器，用于检测车辆的相对位置、速度、线加速度、角加速度；传感器可选激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等类型中的一种或多种。各传感器通过信号线连接至划船机的运算模块，运算模块通过信号线分别连接发电机13和显示设备；发电机13通过导线连接至车辆本体的蓄电池，蓄电池通过导线分别连接运算模块和显示设备实现供电。显示设备可选VR设备或车载显示器，用于显示运算模块输出的与车辆实时行驶状态相匹配的划船场景。当然，也可以将控制面板9的操作结果显示在显示设备中。

踏板5通过踏板架6固定安装在底座1上。在底座1的前端设有用于遮挡或包覆传动支架和能量回收装置的前台10，在前台10上设有拉把架7和带液晶显示屏的控制面板9。控制面板9通过信号线连接运算模块，用于实现运动参数调节；拉把架7用于放置拉把8，前台10上设置用于穿过拉绳的通孔或开槽。车载显示器可以安装在前台10上，也可以安装在车辆本体适当位置。VR设备则直接由使用者佩戴使用。

滑轨4的中部活动安装在带销轴的支撑座上，滑轨4的末端活动安装在调节安装座中，调节安装座固定在底座1上；调节安装座中设有电机和驱动部件。滑轨4可绕支撑座的销轴转动，通过安装座中的电机和驱动部件，可以调节滑轨4末端在调节安装座中相对高度，进而实现滑轨4倾斜角度的调整。当然，调节安装座也可以采用手动方式调节。坐垫3的底部中央设有契合滑轨4的开槽或凸出部，用于将坐垫3活动安装在滑轨4上；在坐垫3底部设有两个夹持在滑轨4两侧的电动滚轮2，电动滚轮2通过导线分别连接蓄电池和运算模块。电动滚轮4可以接受来自运算模块的控制信号，为坐垫3提供额外的阻力或者动力。滑轨4中装有倾角测量传感器和用于检测坐垫相对位置的测距传感器，坐垫3中装有加速度传感器和压力传感器。为符合安全标准，在坐垫3上配置用于固定使用者的腰腹部的安全带。当运算模块通过各传感器获得车辆运动状态并经与预置规则相比判断为发生碰撞时，运算模块将向坐垫3底部的电动滚轮2发出指令使其卡紧滑轨4，避免使用者发生大幅度位移。此外，也可以进一步在前台10的面板中安装安全气囊，以进一步提高发生碰撞时的安全系数。

运算模块可选具备运算功能的计算机主机，或者是内嵌处理器的电路模块。运算模块中内置软件功能模块，能够通过各传感器获得车辆运动状态，并利用车辆运动状态数据模拟船只或皮划艇的运动状态；然后将其与虚拟场景进行融合，形成模拟划船的场景；该部分运算将直接调用预先设置的场景影像数据，例如自然环境中的河流、湖泊等，使模拟影像呈现出在江河湖泊中划船的场景。进一步地，还可以在车辆本体上安装有一个360度全景摄像头，或者多个摄像头，各摄像头通过信号线连接至运算模块。运算模块通过各传感器获得车辆运动状态，并将车辆运动状态模拟成船只或皮划艇的运动状态；然后将其与预置的水面场景以及摄像头获取的实时场景进行融合，形成模拟在道路两侧实景条件下的河流中划船的场景，这将会给使用者带来全新的运动体验。

以VR眼镜为例：在其显示范围内，以使用者坐姿观察视角设定场景视野，该视野中包括船只或皮划艇的头部、前方及两侧的水面、前方及两侧的景观(山野或经摄像头获取的实时街景)，甚至可以加入跟随使用者动作变化的桨叶动作。当车辆加速时VR眼镜可呈现加速划船的情景，当车辆减速时呈现减速划船的情景，当车辆转弯时呈现转弯划船的情景，当车辆匀速行驶时呈现的情景移动速度与使用者的运动频率成正比，该运动频率的信息是由发电机13的输出电子电路采集送至运算模块进行处理。

考虑到车载划船机的体积、使用者安全性、以及正常乘坐需求，搭载划船机的车辆通常建议使用可供改装的巴士、厢式旅行车、房车等车体较大的休旅性质车辆。

具体操作过程如下：

使用者手握拉把8，蹬腿使身体向后运动的同时往后拉拉把8，拉把8上的拉绳带动拉绳轮12转动，同时拉绳轮12带动发电机13转动。为克服发电机13中的磁阻力，使用者需要更加用力达到健身的作用。而当拉绳回程时借由拉绳轮12的回复作用，将拉把8恢复至原来位置。控制电机电枢内绕线组的通断数量以调节磁阻的大小，让使用者可以体验多档位划船乐趣，此时由使用者通过控制面板9输入指令即可。

基于上述硬件设备，本发明中利用车载划船机实现模拟划船情景的方法，是通过车载传感器检测实时路况信息与车况信息的相关数据，利用获取的数据模拟船只运动状态并将其与虚拟场景融合，形成使用者模拟划船的场景并投影至显示设备中；当使用者在使用划船机时，可以根据自身体感及虚拟场景中船体状态变化以对车辆即将发生的船体运动作出适当反应与规避。通过预期运动与实际运动的协调匹配，在锻炼身体的同时转移注意力，降低车辆行驶过程中的乘员晕车概率与晕车程度，减轻晕动症带来的身体不适感受。

该方法具体包括：

(1)在车辆实际行驶场景中，利用车载传感器获得当前T0时刻车辆的动力学状态数据，记为DataVehicle(T0)，具体表征为车辆的位置、速度、线加速度、角加速度；基于DataVehicle(T0)和车辆导航所规划的速度和路径信息，根据车辆动力学模型计算出在T0之后一段时间△T后将要产生的车辆动力学响应数据，记为DataVehicle(T0+△T)；车辆动力学响应数据将进一步被用于规划车速和路径信息，以用于生成虚拟场景的基础航道；

(2)根据人体感知运动的体感模型设定缩放比例与滤波调节比例，将预期车辆响应数据DataVehicle(T0+△T)转化为虚拟划船场景中的预期船体响应数据，记为DataBoat(T0+△T)；

(3)根据当前船体状态数据DataBoat(T0)与预期船体运动状态DataBoat(T0+△T)，反求在T0和T0+△T时间段内的虚拟场景中船体运动信息；调用划船场景的影像数据，将虚拟场景基础航道、船体运动信息与其进行融合，生成虚拟的划船场景并输出至显示设备。所述船体运动信息包括航道障碍、水流速度、水面起伏；其中，在计算航道障碍的响应值时将由车载传感器获取的实际路况信息作为影响因子。

所述实时路况信息通过车载激光雷达、摄像头、毫米波雷达或超声波雷达的一种或多种传感器获取原始信息，并通过环境感知算法计算得到路况信息；所述车况信息通过车载加速度传感器、横摆角速度传感器、车速传感器、多轴惯性导航传感器中一种或多种传感器获取原始数据；所述车辆导航所规划的速度和路径信息通过地图导航系统中获取，包括在一段时间内每个时刻的规划速度和规划路径信息。

为在保证安全的前提下减缓加减速过程中人体受到的冲击、提高舒适性，该方法进一步包括：结合实时路况和驾驶控制输出预测车辆的行驶状态，适应性地控制滑轨绕轴旋转的倾角和坐垫底部电动滚轮的输出力矩；具体是：结合实时路况和驾驶控制输出，预测车辆即将发生的车辆行驶状态；根据预测获得的车辆加速度、滑轨实际倾角和预置的车辆控制策略，同时输出调节安装座中电机功率控制参数以调整滑轨绕轴旋转的倾角，以及坐垫底部电动滚轮的输出力矩控制参数，提高划船机与车辆行驶状态之间的匹配度。

为设置安全控制量、避免坐垫与滑轨端部发生碰撞，该方法进一步包括：利用滑轨中的测距传感器实时监控座椅的运动位置，利用坐垫中的加速度传感器实时检测使用者的加速度，结合坐垫压力和滑轨倾角的实时数据，经计算后向电子滚轮输出最小输出力矩作为安全控制量，使坐垫不与滑轨端部发生碰撞。

为最大程度的贴近虚拟场景、带来逼真的运动体验，该方法进一步包括：发电机采用异步电机，并以直接转矩控制方式使其始终工作在发电状态；根据路况、车况、人体运动状态、虚拟场景及使用者给定档位的情况，无级调节拉把的阻力以满足给定转矩需求。

本发明通过处理实时路况、车况、人体运动情况等信息控制划船机的运动轨迹、各方向阻力与虚拟场景，通过图像、声音、触感利用车体运动等多种角度营造逼真的虚拟现实体验，给使用者带来身临其境的感官享受。

例如，可以在VR情景中将道路信息模拟为河道，道路两旁填充河岸风景，直行时河道平坦，通过方向盘转角与探测雷达获得转弯信息，当车辆转弯时河道向相应方向扭转，且河道外侧水面适当加高，通过视觉传递给人转弯信号，使使用者身体适当向内偏移，以减少车辆转弯过程中侧倾给人体带来的不适，同时利用车辆侧倾使模拟场景更加逼真；将道路中的其他车辆与行人模拟为障碍物、将红灯路口模拟为河堤或瀑布使人可以对车辆将要执行的变道、超车、刹车等行为做出反应，通过自身运动中的调节减少车辆颠簸中对人体造成的影响。

可以通过滑轨绕销轴转动角度决定于车辆实时加速度信息，使用PID控制器，根据实时加速度的大小计算滑轨的目标倾角，加速度越大目标倾角越大，通过滑轨倾斜减缓人体在车辆急加速急减速情况下受到的冲击，提高乘车舒适性，避免乘客晕车。目标倾角与实际倾角之差作为控制器输入，PID输出经限压环与运放之后最为电机的电压输入，匀速运动时滑轨水平，当检测到加速度信息后电机按额定功率运行，滑轨根据机械所能达到的最大角速度向目标倾角靠近，到达目标角度附近后限压环推出饱和PID控制器开始起作用，控制滑轨角度稳定到目标角度。

坐垫内滚轮输出力矩由坐垫位置信息、实时加速度信息、人体的舒适加速度阈值、综合计算得出。根据坐垫位置信息与坐垫相对滑轨的加速度信息计算不与滑轨端部碰撞的最小坐垫加速度，结合滑轨倾斜角信息与乘客体重计算滚轮最小输出力矩，以保证安全；根据人体的舒适加速度阈值计算坐垫的舒适最大加速度，从而计算最大舒适加速度力矩，在保证安全的前提下控制滚轮输出力矩不超过最大舒适度力矩，根据最大舒适加速度与坐垫位置、坐垫加速度计算加速度衰减路线，以此形成目标转矩曲线，采用Bang-Bang控制器控制电机转矩输出稳定在目标转矩曲线误差范围内波动，为方便曲线生成最小安全加速度采用模糊控制，其控制函数提前制成控制表，模糊控制器输入为坐垫位置信息、加速度信息、滑轨倾斜角，输出为最小安全转矩，后与最大舒适加速度力矩及坐垫位置信息一起作为转矩函数发生器的输入，转矩函数发生器输出与实际转矩反馈做为Bang-Bang控制器的输入，Bang-Bang控制器输出接电机控制电机转矩加大、减小，使实际转矩在目标转矩误差范围内上下波动。

能量回收装置的发电部分采用异步电机直接转矩控制，电机始终工作在发电状态，使拉把阻力可以无级调节。阻力初值大小取决于试用者设定档位，当车辆加速时阻力在初值的基础上加大，令人有奋力划桨使自身运动加速的体验，当车辆减速时阻力在初值的基础上减小，使人有减缓划桨使自身运动减速的体验，以此生成转矩控制函数，进行直接转矩控制。

基于本发明的方法，可以实现下述应用效果：

当在使用车载模拟划船机时，可以通过虚拟场景看到根据实时路况车况生成的划船情景，对划船情景中船即将做出的动作进行预估，从而预估现实中车辆的动作，并做出响应，达到车路人结合的效果。

当车辆加减速时滑轨根据加速度不同调整滑轨倾角，滚轮则在保证安全的同时最大程度的减小转矩从而减小坐垫提供给人体的加速度的，以此减缓人体在车辆加减速时受到的冲击，使乘车体验更加平稳、舒适。

根据档位与车辆加速度不同改变拉把阻力，使划船过程更加贴近现实，与虚拟场景相结合，营造越用力划速度越快的效果，加上乘车中的颠簸完美模拟划桨情景，使划船体验更加真实。

Claims (9)

1.一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法，其特征在于，是在车辆主体内部搭载划船机，通过车载传感器检测实时路况信息与车况信息的相关数据，利用获取的数据模拟船只运动状态并将其与虚拟场景融合，形成使用者模拟划船的场景并投影至显示设备中；

所述划船机包括底座、滑轨、坐垫、踏板、能量回收装置、运算模块和显示设备；其中，底座固定在车辆本体内；滑轨沿车辆长度方向布置且由销轴可转动地安装在底座上，通过设于调节安装座内的电机和驱动部件对滑轨的倾斜角度进行主动控制；坐垫活动安装在滑轨上，并在坐垫底部设置用于夹持滑轨的电动滚轮，通过调节电动滚轮的输出力矩对坐垫移动阻力进行主动控制；踏板和能量回收装置固定安装在滑轨前端；能量回收装置是包括多组绕组的发电机，通过导线连接至车辆本体的蓄电池；在发电机的转轴上固定设置拉绳轮，拉绳的一端绕在拉绳轮上另一端连接拉把；在车辆本体上设有多个用于实时检测路况信息与车况信息的传感器，在滑轨中装有倾角测量传感器和用于检测坐垫位置的测距传感器，在坐垫中装有加速度传感器和压力传感器；各传感器通过信号线连接至运算模块，运算模块还通过信号线分别连接能量回收装置、显示设备、电动滚轮和设于调节安装座中的电机，蓄电池通过导线为各用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：

(1)在车辆实际行驶场景中，利用车载传感器获得当前T0时刻车辆的动力学状态数据，记为DataVehicle(T0)，具体表征为车辆的位置、速度、线加速度、角加速度；基于DataVehicle(T0)和车辆导航所规划的速度和路径信息，根据车辆动力学模型计算出在T0之后一段时间△T后将要产生的车辆动力学响应数据，记为DataVehicle(T0+△T)；车辆动力学响应数据将进一步被用于规划车速和路径信息，以用于生成虚拟场景的基础航道；

(2)根据人体感知运动的体感模型设定缩放比例与滤波调节比例，将预期车辆响应数据DataVehicle(T0+△T)转化为虚拟划船场景中的预期船体响应数据，记为DataBoat(T0+△T)；

(3)根据当前船体状态数据DataBoat(T0)与预期船体运动状态DataBoat(T0+△T)，反求在T0和T0+△T时间段内的虚拟场景中船体运动信息；调用划船场景的影像数据，将虚拟场景基础航道、船体运动信息与其进行融合，生成虚拟的划船场景并输出至显示设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的船体运动信息包括航道障碍、水流速度、水面起伏；其中，在计算航道障碍的响应值时将由车载传感器获取的实际路况信息作为影响因子。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：结合实时路况和驾驶控制输出预测车辆的行驶状态，适应性地控制滑轨绕轴旋转的倾角和坐垫底部电动滚轮的输出力矩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具体包括：结合实时路况和驾驶控制输出，预测车辆即将发生的车辆行驶状态；根据预测获得的车辆加速度、滑轨实际倾角和预置的车辆控制策略，同时输出调节安装座中电机功率控制参数以调整滑轨绕轴旋转的倾角，以及坐垫底部电动滚轮的输出力矩控制参数，提高划船机与车辆行驶状态之间的匹配度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：利用滑轨中的测距传感器实时监控座椅的运动位置，利用坐垫中的加速度传感器实时检测使用者的加速度，结合坐垫压力和滑轨倾角的实时数据，经计算后向电子滚轮输出最小输出力矩作为安全控制量，使坐垫不与滑轨端部发生碰撞。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：发电机采用异步电机，并以直接转矩控制方式使其始终工作在发电状态；根据路况、车况、人体运动状态、虚拟场景及使用者给定档位的情况，无级调节拉把的阻力以满足给定转矩需求。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运算模块是具备运算功能的计算机主机，或者是内嵌处理器的电路模块；所述显示设备是VR设备或车载显示器。

9.根据权利要求1至8任意一项中所述的方法，其特征在于，所述实时路况信息通过车载激光雷达、摄像头、毫米波雷达或超声波雷达的一种或多种传感器获取原始信息，并通过环境感知算法计算得到路况信息；所述车况信息通过车载加速度传感器、横摆角速度传感器、车速传感器、多轴惯性导航传感器中一种或多种传感器获取原始数据；所述车辆导航所规划的速度和路径信息通过地图导航系统中获取，包括在一段时间内每个时刻的规划速度和规划路径信息。

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