CN112379770A - 一种能提供自然体验的智慧旅游系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能提供自然体验的智慧旅游系统，所述智慧旅游系统包括，旅游景区、传感节点、汇聚节点、虚拟头盔、触觉手套、Internet以及卫星网络七部分，其中，传感节点布置于整个旅游景区，以ZigBee或者UWB技术构建成一个无线传感网络，满足覆盖性和连通性，能够实现整个景区的智能传感以及人员的精确定位；所述汇聚节点汇聚传感节点的信息并与Internet或者卫星网络连接；该技术方案通过构建的无线传感网络能够实时感知旅游景区的环境状态以及人员情况，亦能实现人员的精确定位。

Description

一种能提供自然体验的智慧旅游系统
技术领域
本发明涉及一种旅游系统，具体涉及一种能提供自然体验的智慧旅游系统，属于虚拟现实和触觉显示技术领域。
背景技术
随着经济的发展、科技的进步以及人民生活水平的提高，旅游已经成为我国乃至世界范围内的支柱产业之一，各国均倡导大力建设各市区的旅游产业，要求根据本地资源特色，提前谋划、主动对接，不断优化旅游产业建设。我国地理资源辽阔，又有着5000年的文化历史，有着丰富的风景名胜和文化古迹，可供开发和发展的智慧旅游资源堪称海量。
智慧旅游是以互联网和云计算等高科技为支撑，通过智能手机、电脑、触摸屏等多种服务终端为广大民众和旅游企业以及旅游管理部门提供各类旅游公共服务的综合运用平台，是将物联网、云计算、高性能信息处理和智能数据挖掘等新兴技术与旅游产业相结合，使旅游资源得到高度系统化整合和深度开发激活，并服务于社会大众的一种全新的旅游形态。随着移动技术的发展，旅游者消费习惯不断发生改变，智慧旅游能为游客带来极大便利，日益受到人们青睐，已然成为旅游业转型升级和持续创新的必然途径，成为旅游体系中的热点。2010 年镇江就在全国率先展开智慧旅游的研究和实践，2011年“国家智慧旅游服务中心”落户镇江，镇江亦是国家首批18个智慧旅游试点城市之一。智慧旅游的概念提出至今已达10年，国内的智慧旅游处于政府及相关旅游部门的大力支持下简单尝试的状态,一些旅游信息化程度高的旅游目的地成为探索的前沿阵地，高校、科研院所以及很多行内企业都积极假如，对智慧旅游模式以及相关的关键技术进行探索和开发，但是，目前的应用仍处于初级阶段，主要涉及简单的应用，尚未形成商业级的规模，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种能提供自然体验的智慧旅游系统，该技术方案解决了旅游实景与构造虚景自然融合的问题，旨在基于无线传感网络技术、虚实空间映射技术以及增强现实技术开发一种能提供视觉和触觉上自然交互的智慧旅游系统方案，该方案将可应用于各类旅游景点，可作为文化古迹传承和传播的手段和载体，对于科学旅游、文化旅游以及智慧旅游具有重要的意义和价值。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种能提供自然体验的智慧旅游系统，能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于，所述智慧旅游系统包括，旅游景区、传感节点、汇聚节点、虚拟头盔、触觉手套、Internet以及卫星网络七部分，其中，传感节点布置于整个旅游景区，以ZigBee或者UWB技术构建成一个无线传感网络，满足覆盖性和连通性，能够实现整个景区的智能传感以及人员的精确定位；所述汇聚节点汇聚传感节点的信息并与 Internet或者卫星网络连接。
作为本发明的一种改进，所述虚拟头盔佩戴在旅行者的头部，以提供沉浸式的虚拟影像，展现景点的风貌；所述触觉手套的每个关节配置有陀螺仪，可提供关节之间相对位置以及关节的运动姿态；所述触觉手套佩戴在用户的手部或者是整个手臂，将虚拟空间的虚拟触碰以振动、力或者电刺激的形式反馈给旅行者，从而提供逼真的触觉交互体验。
作为本发明的一种改进，所述旅游景区共有N个特色景点，任一景点的游览模式有混合现实模式和普通模式两种，并且两种模式均需在实景现场，其中，混合现实模式是在现实场景上叠加的虚拟场景。
作为本发明的一种改进，第Nj个景点的操作流程为：
ⅰ选择是否启动混合现实模式，如果否，则启动普通模式；
ⅱ如果是，则启动混合现实模式，引导旅行者至基准点并进行系统初始化；
ⅲ追踪眼睛的视野和手部的位置，并追踪手指的位姿，依据视野和手部的位姿提供实时的视听触虚实交互。
作为本发明的一种改进，所述旅行者在行动中通过北斗模块进行实时定位；
所述用户到达景点Nj后，有多个基准点，进一步地，根据基准点i可进行视场、听场以及触觉手套在虚拟场景中的位姿的初始化；
所述交互过程中用户实时的姿态，根据陀螺仪的旋转角度相对于初始化时的位置进行确定。
作为本发明的一种改进，智慧旅游系统本身属于一种兼具混合现实、精确定位以及远程操控等功能的智能交互系统，
ⅰ基于3D扫描技术获得第Nj景点现实场景的点源数据，进而对该实景构建三维模型；
ⅱ基于实景的三维模型，构建对应的虚拟场景的三维模型，并将虚景模型一一叠加于对应的实景模块；
ⅲ建立物理实景空间与虚拟空间的映射模型，实现实景与虚景三维空间上的融合。
作为本发明的一种改进，物理空间与虚拟空间的映射模型属于一种动态模型；所述映射模型以用户所被引导到的基准点为实景和虚景原点，并以任一区别于原点之外的基准点i所在的方向为X轴，以水平平面逆时针旋转90°的方向为Y周，法线方向为Z轴，任一实景i 在物理空间的坐标为(xi,yi,zi)，并用向量xii+yij+zik描述，而叠加于其上的虚景i在实景空间是一个动态变化的模型，可随用户观察视角的变化而变化亦可固定于某一角度以展现其3D 形态，初始化位置位于用户与实景的连线方向，并以一定的相对位移“浮于”实景前方。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案通过构建的无线传感网络能够实时感知旅游景区的环境状态以及人员情况，进一步地，亦能实现人员的精确定位；2)该技术方案通过构建虚实空间映射模型，能够实现旅游景点的两个时空的无缝衔接，并基于碰撞检测技术，可将虚拟空间的交互映射到现实空间；3)该方案通过虚拟头盔和触觉手套可实现旅游景点虚拟影像的视觉、听觉和触觉的融合展现。
附图说明
图1为一种能提供自然体验的智慧旅游系统方案示意图；
图2为虚实交互过程示意图；
图3为某一景点操作流程示意图；
图4为旅行者位置和位姿确定方法示意图；
图5为现实物理空间与构建虚拟空间的映射模式示意图。
图中：1、旅游景区，2、传感节点，3、汇聚节点，4、虚拟头盔，5、触觉手套，6、Internet， 7、卫星网络。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参照图1所示，一种能提供自然体验的智慧旅游系统包括，旅游景区1、传感节点2、汇聚节点3、虚拟头盔4、触觉手套5、Internet6以及卫星网络7七部分，其中，传感器节点布置于整个旅游景区，以ZigBee或者UWB技术构建成一个无线传感网络，满足覆盖性和连通性，能够实现整个景区的智能传感以及人员的精确定位，所述汇聚节点3汇聚传感节点1的信息并与Internet6或者卫星网络7连接。所述虚拟头盔4佩戴在旅行者的头部，以提供沉浸式的虚拟影像，展现景点的风貌。所述触觉手套5的每个关节配置有陀螺仪，可提供关节之间相对位置以及关节的运动姿态。所述智慧旅游系统通过构建一种虚实空间映射模型，可将触觉手套5所对应的手指之间的相对位置以及姿态映射虚拟空间，进一步地，基于碰撞检测原理，实现虚实交互。所述触觉手套5佩戴在旅行者的手部或者是整个手臂，将虚拟空间的虚拟触碰以振动、力或者电刺激的形式反馈给旅行者，从而提供逼真的触觉交互体验。
该方案中，所述虚拟头盔佩戴在旅行者的头部，以提供沉浸式的虚拟影像，展现景点的风貌；所述触觉手套的每个关节配置有陀螺仪，可提供关节之间相对位置以及关节的运动姿态；所述触觉手套佩戴在用户的手部或者是整个手臂，将虚拟空间的虚拟触碰以振动、力或者电刺激的形式反馈给旅行者，从而提供逼真的触觉交互体验，所述旅游景区共有N个特色景点，任一景点的游览模式有混合现实模式和普通模式两种，并且两种模式均需在实景现场，其中，混合现实模式是在现实场景上叠加的虚拟场景。
实施例2：参照图1—图5所示，自然体验的智慧旅游系统的操作流程如下：第Nj个景点的操作流程为：
ⅰ选择是否启动混合现实模式，如果否，则启动普通模式；
ⅱ如果是，则启动混合现实模式，引导旅行者至基准点并进行系统初始化；
ⅲ追踪眼睛的视野和手部的位置，并追踪手指的位姿，依据视野和手部的位姿提供实时的视听触虚实交互。
所述旅行者在行动中通过北斗模块进行实时定位；
所述用户到达景点Nj后，有多个基准点，进一步地，根据基准点i可进行视场、听场以及触觉手套在虚拟场景中的位姿的初始化；
所述交互过程中用户实时的姿态，根据陀螺仪的旋转角度相对于初始化时的位置进行确定。
智慧旅游系统本身属于一种兼具混合现实、精确定位以及远程操控等功能的智能交互系统，其实现方法如下：
ⅰ基于3D扫描技术获得第Nj景点现实场景的点源数据，进而对该实景构建三维模型；
ⅱ基于实景的三维模型，构建对应的虚拟场景的三维模型，并将虚景模型一一叠加于对应的实景模块；
ⅲ建立物理实景空间与虚拟空间的映射模型，实现实景与虚景三维空间上的融合。
该方案中，所述物理空间与虚拟空间的映射模型属于一种动态模型；所述映射模型以用户所被引导到的基准点为实景和虚景原点，并以任一区别于原点之外的基准点i所在的方向为X轴，以水平平面逆时针旋转90°的方向为Y周，法线方向为Z轴，任一实景i在物理空间的坐标为(xi,yi,zi)，并用向量xii+yij+zik描述，而叠加于其上的虚景i在实景空间是一个动态变化的模型，可随用户观察视角的变化而变化亦可固定于某一角度以展现其3D形态，初始化位置位于用户与实景的连线方向，并以一定的相对位移“浮于”实景前方。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (7)

1.一种能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于，所述智慧旅游系统包括，旅游景区、传感节点、汇聚节点、虚拟头盔、触觉手套、Internet以及卫星网络七部分，其中，传感节点布置于整个旅游景区，以ZigBee或者UWB技术构建成一个无线传感网络，满足覆盖性和连通性，能够实现整个景区的智能传感以及人员的精确定位；所述汇聚节点汇聚传感节点的信息并与Internet或者卫星网络连接。
2.根据权利要求1所述的能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于：
所述虚拟头盔佩戴在旅行者的头部，以提供沉浸式的虚拟影像，展现景点的风貌；
所述触觉手套的每个关节配置有陀螺仪，可提供关节之间相对位置以及关节的运动姿态；
所述触觉手套佩戴在用户的手部或者是整个手臂，将虚拟空间的虚拟触碰以振动、力或者电刺激的形式反馈给旅行者，从而提供逼真的触觉交互体验。
3.根据权利要求1所述的能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于，所述旅游景区共有N个特色景点，任一景点的游览模式有混合现实模式和普通模式两种，并且两种模式均需在实景现场，其中，混合现实模式是在现实场景上叠加的虚拟场景。
4.根据权利要求3所述的能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于，第Nj个景点的操作流程为：
ⅰ选择是否启动混合现实模式，如果否，则启动普通模式；
ⅱ如果是，则启动混合现实模式，引导旅行者至基准点并进行系统初始化；
ⅲ追踪眼睛的视野和手部的位置，并追踪手指的位姿，依据视野和手部的位姿提供实时的视听触虚实交互。
5.根据权利要求1所述的能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于：
旅行者在行动中通过北斗模块进行实时定位；
用户到达景点Nj后，有多个基准点，进一步地，根据基准点i可进行视场、听场以及触觉手套在虚拟场景中的位姿的初始化；
交互过程中用户实时的姿态，根据陀螺仪的旋转角度相对于初始化时的位置进行确定。
6.根据权利要求1所述的能提供自然体验的智慧旅游系统，其特征在于，其实现方法在于：
ⅰ基于3D扫描技术获得第Nj景点现实场景的点源数据，进而对该实景构建三维模型；
ⅱ基于实景的三维模型，构建对应的虚拟场景的三维模型，并将虚景模型一一叠加于对应的实景模块；
ⅲ建立物理实景空间与虚拟空间的映射模型，实现实景与虚景三维空间上的融合。
7.根据权利要求6所述的物理空间与虚拟空间的映射模式，其特征在于：
ⅰ物理空间与虚拟空间的映射模型属于一种动态模型；
ⅱ映射模型以用户所被引导到的基准点为实景和虚景原点，并以任一区别于原点之外的基准点i所在的方向为X轴，以水平平面逆时针旋转90°的方向为Y周，法线方向为Z轴，任一实景i在物理空间的坐标为(xi,yi,zi)，并用向量xii+yij+zik描述，叠加于其上的虚景i在实景空间是一个动态变化的模型，可随用户观察视角的变化而变化亦可固定于某一角度以展现其3D形态，初始化位置位于用户与实景的连线方向，并以一定的相对位移“浮于”实景前方。
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