CN111599237A - 基于ar的智能交通编程仿真系统 - Google Patents

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郝旭耀
李超
王远远
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes

Abstract

本发明涉及娱乐小车AR对战游戏及教育实训开发的编程领域，具体是基于AR的智能交通编程仿真系统，包括小车，用于模拟实体的小车在空间行走；RFID红外定位地毯，用于识别到小车在实际场景的坐标位置；可编程积木，布置虚拟的交通环境；单片机A，用于整合可编程积木的数据；控制终端，通过单片机A整合数据实现小车在RFID红外定位地毯虚拟化的交通场景融合的虚实结合的智能交通仿真，通过以红外框的光电对射定位技术实现对小车的定位，以RFID技术与可编程积木实现对虚拟空间的部署，在自定义虚拟空间，虚实小车同步控制的智能交通虚实结合沙盘的用户体验产品应用。

Description

基于AR的智能交通编程仿真系统
技术领域
本发明涉及娱乐小车AR对战游戏及教育实训开发的编程领域，具体是基于AR的智能交通编程仿真系统。
背景技术
目前，市场上大部分的K12可编程遥控车产品都是基于图形化编程或遥控控制的应用，由于没有合适的外围辅助环境，如道路、花园、交通灯等，导致在实际应用过程中乏味并没有更多的开发体验，但如果采用真实的模拟的沙盘，又会导致成本过高，难以维护。
针对于娱乐应用以及智能交通编程教育等应用场景，本发明专利不仅能够实现针对小车的虚实结合控制，同时通过RFID技术以及红外定位技术，能够使用户可自定义虚拟小车场景，从而克服了传统的小车模拟及控制应用场景中，没有周边环境或采用沙盘建筑的成本高等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出基于AR的智能交通编程仿真系统。
基于AR的智能交通编程仿真系统，包括：
小车，用于模拟实体的小车在空间行走；
RFID红外定位地毯，用于识别到小车在实际场景的坐标位置；
可编程积木，布置虚拟的交通环境；
单片机A，用于整合可编程积木的数据；
控制终端，通过单片机A整合数据实现小车在RFID红外定位地毯虚拟化的交通场景融合的虚实结合的智能交通仿真。
所述的小车包括驱动电机、通过驱动电机获得在RFID红外定位地毯上的行走能力的单片机B、与RFID红外定位地毯配合得到准确的位置坐标的小车RFID阅读器，所述的小车RFID阅读器通过无线通讯的方式与控制终端获得通讯。
所述的无线通讯可为蓝牙或WIFI。
所述的RFID红外地毯还包括RFID标签、红外定位框、与红外定位框配合的IO模块一，所述的单片机B通过RFID标签将数据整合为小车的真实坐标数据。
所述的RFID红外地毯在X方向、Y方向的对边分别阵列放置有计算出X方向坐标及Y方向坐标的红外发射二极管及红外接收二极管。
所述的可编程积木包括单片机C、通过单片机C驱动并读取RFID红外地毯的RFID标签获得放置的位置数据的积木RFID阅读器、可用来驱动拓展类外设的IO模块二。
所述的可编程积木的拓展类外设包括LED变色灯、液晶屏、点阵屏类用于标记该可编程积木的种类和ID。
所述的单片机C内部设置的ID号码确定其自定义的类型并映射到虚拟的交通环境。
所述的控制终端为虚拟仿真手机APP或编程电脑。
本发明的有益效果是：通过以红外框的光电对射定位技术实现对小车的定位，以RFID技术与可编程积木实现对虚拟空间的部署，从而达到在自定义虚拟空间，虚实小车同步控制的智能交通虚实结合沙盘的用户体验产品应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的系统框架图结构示意图；
图2为本发明的小车的内部控制结构示意图；
图3为本发明的RFID红外定位地毯实现原理示意图；
图4为本发明的可编程积木的内部控制结构示意图；
图5为本发明的系统数据关系图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
基于AR的智能交通编程仿真系统，包括：
小车，用于模拟实体的小车在空间行走；
RFID红外定位地毯，具有RFID标签，用于识别到小车在实际场景的坐标位置；
可编程积木，布置虚拟的交通环境；
单片机A，用于整合可编程积木的数据；
控制终端，通过单片机A整合数据实现小车在RFID红外定位地毯虚拟化的交通场景融合的虚实结合的智能交通仿真。
如图1所示，通过RFID红外定位地毯识别到小车在实际场景的坐标位置，通过RFID标签识别到可编程积木的类型及位置，并通过单片机A，如采用STM32单片机配合无线嵌入式通讯模块将数据整合转化为蓝牙或WIFI的数据，给到虚拟仿真手机APP以及电脑端，通过采用unity3d编程环境，将获得到的各个坐标及类型数据与虚拟的模型对应，从而实现，以实体的小车在空间行走，以手机APP及电脑端的虚拟化的交通场景融合的虚实结合的智能交通仿真功能。
所述的小车包括驱动电机、通过驱动电机获得在RFID红外定位地毯上的行走能力的单片机B、与RFID红外定位地毯配合得到准确的位置坐标的小车RFID阅读器，所述的小车RFID阅读器通过无线通讯的方式与控制终端获得通讯。
如图2所示，小车利用单片机B控制两个驱动电机，通过差速行驶，能够转向、直行、后退获得在RFID红外定位地毯之上的行走能力，通过RFID阅读器获得基本标定坐标。
小车结合RFID红外定位地毯及小车的小车RFID阅读器数据能够得到准确的位置坐标，通过小车的车载单片机B从而将坐标状态数据以无线通讯实时传输上传至手机及电脑，经过控制终端处理，用户能够得到虚实结合的画面，由手控制终端实现在RFID红外定位地毯的动作控制。
所述的无线通讯可为蓝牙或WIFI。
如图3所示，所述的RFID红外地毯还包括RFID标签、红外定位框、与红外定位框配合的IO模块一，所述的单片机B通过RFID标签将数据整合为小车的真实坐标数据。
所述的RFID红外地毯在X方向、Y方向的对边分别阵列放置有计算出X方向坐标及Y方向坐标的红外发射二极管及红外接收二极管，形成对小车坐标的一个XY平面阵列的红外光网。
当有小车放置在地毯之上行走时候，通过X方向的阵列二极管对射被遮蔽的位置及数量能够计算出X方向坐标，通过Y方向阵列二极管对射被遮蔽的位置及数量能够计算出Y方向坐标，从而通过单片机将数据整合为小车真实坐标数据。
地毯式阵列放置有RFID标签，通过与配置有RFID阅读器的可编程积木配合，能够标记可编程积木的位置及类型，从而通过放置真实的积木木块对应到虚拟空间可设置其虚拟交通环境的布置。
如图4所示，所述的可编程积木包括单片机C、通过单片机C驱动并读取RFID红外地毯的RFID标签获得放置的位置数据的积木RFID阅读器、可用来驱动拓展类外设的IO模块二。
所述的可编程积木的拓展类外设包括LED变色灯、液晶屏、点阵屏类用于标记该可编程积木的种类和ID。
所述的单片机C内部设置的ID号码确定其自定义的类型并映射到虚拟的交通环境。
为了实现用户在真实环境就能够进行虚拟的3D交通环境部署，通过RFID标签以及小车RFID阅读器、积木RFID阅读器配合的方式实现该功能，首先在地毯式阵列放置有RFID标签，通过与配置有积木RFID阅读器的可编程积木配合，以真实的可编程积木代替虚拟的楼房、交通灯以及花园类设备，用户可通过设置对应可编程积木的单片机C的ID号码，编辑设定其为不一样的代表物，还可通过单片机C驱动LCD屏幕或点阵屏便于观察设置的结果，从而实现通过真实物体放置实现对虚拟环境的部署方式。
所述的控制终端为虚拟仿真手机APP或编程电脑。
如图5所示，该系统通过实际场景共计能够获得小车、积木坐标数据、积木类型数据，通过将其坐标数据与虚拟模型匹配，结合无线通讯控制，形成虚拟仿真控制的APP软件，从而实现对虚拟场景和真实场景1：1的对应控制，从而达到的用户体验为：用户可通过真实的可编程积木在RFID红外定位地毯布置虚拟的交通环境，用于模拟的道路、建筑或者交通灯，然后通过手机虚拟仿真APP软件控制真实的小车在虚拟环境行走，且能够与实际的小车运行环境1：1对应，从而达到自定义的虚拟交通环境，虚实结合的小车控制的开发应用体验。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：包括：
小车，用于模拟实体的小车在空间行走；
RFID红外定位地毯，用于识别到小车在实际场景的坐标位置；
可编程积木，布置虚拟的交通环境；
单片机A，用于整合可编程积木的数据；
控制终端，通过单片机A整合数据实现小车在RFID红外定位地毯虚拟化的交通场景融合的虚实结合的智能交通仿真。
2.根据权利要求1所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的小车包括驱动电机、通过驱动电机获得在RFID红外定位地毯上的行走能力的单片机B、与RFID红外定位地毯配合得到准确的位置坐标的小车RFID阅读器，所述的小车RFID阅读器通过无线通讯的方式与控制终端获得通讯。
3.根据权利要求2所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的无线通讯可为蓝牙或WIFI。
4.根据权利要求2所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的RFID红外地毯还包括RFID标签、红外定位框、与红外定位框配合的IO模块一，所述的单片机B通过RFID标签将数据整合为小车的真实坐标数据。
5.根据权利要求1所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的RFID红外地毯在X方向、Y方向的对边分别阵列放置有计算出X方向坐标及Y方向坐标的红外发射二极管及红外接收二极管。
6.根据权利要求1所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的可编程积木包括单片机C、通过单片机C驱动并读取RFID红外地毯的RFID标签获得放置的位置数据的积木RFID阅读器、可用来驱动拓展类外设的IO模块二。
7.根据权利要求6所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的可编程积木的拓展类外设包括LED变色灯、液晶屏、点阵屏类用于标记该可编程积木的种类和ID。
8.根据权利要求6所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的单片机C内部设置的ID号码确定其自定义的类型并映射到虚拟的交通环境。
9.根据权利要求1所述的基于AR的智能交通编程仿真系统，其特征在于：所述的控制终端为虚拟仿真手机APP或编程电脑。
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