CN116050087A - 一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法及系统，属于雪车雪橇运动感官技领域。包括：S1、对雪车雪橇赛道进行三维重构，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；S2、构建与雪车雪橇对应的孪生模型；S3、根据用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力及所述孪生模型在赛道上所受的力得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数；S4、基于控制函数生成包含当前时刻孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于所述变化矩阵确定当前时刻的pose矩阵，进而改变孪生模型在赛道中的位置。在雪车雪橇的底部设置有振动台，用于模拟滑行过程中用户的体感变化。本发明能够增强用户的沉浸式体验感，提升交互的实时性，并提升用户参与的真实度。

Description

一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法及系统

技术领域

本发明属于雪车雪橇运动感官技术领域，更具体地，涉及一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法及系统。

背景技术

近年来，越来越多人参与到冰雪运动中，雪车雪橇这项紧张刺激的运动也走入大众视野。但目前雪车雪橇极大的受到了场地和设备的限制，为雪车雪橇运动员训练和普通用户体验雪车雪橇运动均产生一定困难。

现有技术中，已经有一些针对雪车雪橇运动的模拟仿真装置来供大众体验或供专业运动员训练使用，然而先前的各种基于传感器的仿真体验设备，其模拟感官较为单一，大多只是视觉和触觉的体验，体验感并不真实；另外，还存在用户与虚拟模型的实时交互性不强的问题；再者，现有的雪车雪橇模拟仿真装置存在用户体验路线固定、不同用户体验感受相同等缺陷，并不能让用户体验到真实的雪车雪橇运动。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法及系统，其目的在于增强用户的沉浸式体验感，提升交互的实时性，并提升用户参与的真实度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法，包括雪车雪橇，在所述雪车雪橇的底部设置有振动台，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化，所述仿真方法包括：

S1、对雪车雪橇赛道进行三维重构，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

S2、构建与所述雪车雪橇对应的孪生模型；

S3、根据用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

S4、基于所述控制函数生成包含当前时刻所述孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于所述变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。

进一步地，所述S3中，得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数的过程包括：

将用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力进行矢量合成，得到所述孪生模型所受的合力；

基于所述合力，得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数。

进一步地，所述控制函数a(F_合力)为：

其中，F_合力为所述孪生模型所受的合力，m为所述孪生模预设的重力。

进一步地，所述S3中，所述体感信息包括用户身体的前倾角度和侧斜角度；

基于所述用户身体的前倾角度和侧斜角度，用重心偏移计算法得到用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力。

进一步地，所述S1中，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户，包括：

对赛道外部的立体视觉环境建模和渲染，并通过VR头盔传递给用户；

对赛道外部的立体声环境建模，并通过立体环绕音响传递给用户；

对赛场中基于滑行速度的风速模拟，并通过布置变频风机传递给用户。

进一步地，在所述孪生模型下滑的过程中，还包括：

将所述孪生模型在三维方向上的速度、加速度、角速度及角加速度的变化分别同时传递给VR头盔及振动台，以实现立体视觉环境与振动台的耦合；

将所述孪生模型的速度与方向的变化分别同时传递给VR头盔、变频风机的变频器及立体环绕音响，以实现立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合。

进一步地，在所述孪生模型下滑的过程中，还包括：通过改变用户的体感信息传递给孪生模型输入力的大小和方向实现孪生模型的加速、减速或过弯。

进一步地，还包括：在所述孪生模型和赛道的边界处设置碰撞模型，当所述孪生模型所受的合力使得所述孪生模型和赛道的边界发生碰撞时，产生碰撞效果。

进一步地，还包括：设置用户的操作灵敏度，所述孪生模型所受的合力F_合力为：

F_合力＝(1-θ)F₀+θF₁

其中，F₀表示所述预设力和所述摩擦力之和，F₁表示用户的体感信息传递给孪生模型的输入力，θ表示灵敏度。

按照本发明的第二方面，提供了一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真系统，包括：

雪车雪橇、振动台、三维重构模块、立体视听环境仿真模块、孪生模型构建模块、控制函数生成模块及位置信息改变模块；

所述振动台设置在所述雪车雪橇的底部，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化；

所述三维重构模块用于对雪车雪橇赛道进行三维重构；

所述立体视听环境仿真模块用于对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

所述孪生模型构建模块用于构建与所述雪车雪橇对应的孪生模型；

所述控制函数生成模块用于根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

所述位置信息改变模块用于基于所述控制函数生成包含当前时刻所述孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于所述变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明的可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法和系统，通过构建与雪车雪橇对应的孪生模型，根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数，基于该控制函数得到当前时刻的位姿矩阵，进而改变孪生模型在赛道中的位置信息。相比现有的基于动画的方式，本发明的仿真方法和系统基于物理力学实现孪生模型在整个赛道的下滑过程，控制过程更加精准；同时，本发明中，用户的体感信息作为孪生模型运动轨迹的控制要素之一，针对不同的用户以及针对相同用户的不同体感信息的输入，用户体验路线不同，并且用户的体感变化均不同。且用户通过改变输入给孪生模型的体感信息，实现了用户与孪生模型的实时交互。

(2)进一步地，本发明对赛道内外的立体视听环境进行仿真，能够实现立体视觉环境与振动台的耦合，以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合，能够提供给用户的多感官耦合体验，增强仿真设备的沉浸体验感。

(3)相比现有技术中的模拟仓，本发明通过在雪车雪橇的底部设置振动台，用振动台模拟高速滑行过程中用户的体感变化，能够实时等比还原运动的整个过程。

(4)本发明通过建立雪车雪橇对应的孪生模型，通过控制孪生模型的运动轨迹实现雪车雪橇在下滑过程中的沉浸式体验，下滑路线并不固定，更符合实际的雪车雪橇运动，体验感更好。

(5)优选地，本发明通过设置用户的操作灵敏度将用户分为业余和专业，在专业权限下，灵敏度高，孪生模型所受合力主要由用户的体感信息传递给孪生模型的输入力决定，在业余权限下，灵敏度较低，孪生模型所受合力主要由孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力决定，既能适用于雪车雪橇运动员的专业训练，也适用于普通用户体验雪车雪橇运动。

总而言之，本发明为雪橇雪车运动员和普通用户提供了一个不限场地设备限制的运动训练方法，能够有效提高训练的便捷性，且能够增强用户的沉浸式体验感，提升交互的实时性，并提升用户参与的真实度。

附图说明

图1为本发明的可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法流程图。

图2为本发明的多感官耦合的流程示意图。

图3为比赛场馆立体视听仿真示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-图3所示，本发明提供的一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法，包括雪车雪橇，在雪车雪橇的底部设置有振动台，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化，并将该体感变化传递给用户；本发明的方法包括如下步骤：

S1、对雪车雪橇赛道进行三维重构，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

S2、构建与雪车雪橇对应的孪生模型，并设置孪生模型的重力以及赛道的摩擦力；

S3、根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

S4、基于该控制函数生成包含当前时刻孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵；基于该变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。其中，pose矩阵中包含孪生模型的位姿信息，记录了孪生模型的运动方向和坐标，初始时刻的pose矩阵为预设值。

具体地，S1中，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户包括：对赛道外部的立体视觉环境进行建模和渲染，并通过VR头盔传递给用户，对赛道外部的立体声环境进行建模，并通过立体环绕音响传递给用户，对赛场中基于滑行速度的风速模拟，并通过布置变频风机传递给用户。

其中，赛道外部的立体视觉环境包括场馆建筑、赛道以及赛道冰面、观众人群、场内指示牌和灯光等；赛道外部的立体声环境包括系统广播、观众声音和冰刃摩擦声等。

本实施例中，通过采用三维激光扫描仪对北京雪车雪橇赛道进行扫描，对赛道竣工本体高精度数字三维重构研究；在三维重构数字赛道模型基础上，将场馆建筑、赛道以及赛道冰面、观众人群、场内指示牌和灯光的立体视环境建模和渲染通过Vive虚拟现实头盔传递给用户，通过调整VR镜头中的画面来传达视觉上的感受。将系统广播、观众声音和冰刃摩擦声的建模立体声环境通过立体环绕音响传递给用户，通过改变音响的模拟音效来改变听觉上的感受。将拟赛场高速滑行过程中产生的风环境通过布置变频风机传递给用户；将高速滑行过程中的体感变化通过位于雪橇雪车下方的六轴三自由度振动台传递给用户。通过上述对赛道内外环境建模、渲染处理以及模拟，实现VR场景下的真实感渲染，尽可能还原实景画面。

具体地，在S2中，本实施例中通过UE软件建立雪车雪橇对应的孪生模型。

具体地，在S3中，通过用户身上穿戴的体感设备采集用户的体感信息，即身体姿态数据，包括用户身体的前倾角度和侧斜角度；其中，体感设备包括体感检测装置和重心检测装置。

根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数的过程包括：

将用户身体的前倾和侧斜传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力进行矢量合成，得到孪生模型所受的合力，进而得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数。

其中，本发明中，用重心偏移计算方法得到用户身体的前倾和侧斜传递给孪生模型的输入力。

本发明中的控制函数a(F_合力)为：

其中，F_合力为孪生模型所受的合力，m为孪生模预设的重力。

作为本发明的进一步地设计，S4中，还包括，在孪生模型滑行的过程中，实现立体视觉环境与振动台的耦合，以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合。

具体地，立体视觉环境与振动台的耦合包括：

将孪生模型在三维方向上的速度、加速度、角速度及角加速度的变化分别同时传递给VR头盔及振动台，以实现立体视觉环境与振动台的耦合。

考虑到振动台不能实现大角度的下滑和大角度的过弯，受限制于振动台的运动范围，孪生模型的变化不能完全还原，可以通过预设的比例系数，缩小孪生模型的纵向倾斜角度和角速度，通过立体视觉环境与振动台的耦合，利用立体视觉环境弥补体感变化上的一定缺失，使用户体感与现实雪车雪橇运动相仿。

具体地，立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合包括：

将孪生模型的速度与方向的变化分别同时传递给VR头盔、变频风机的变频器及立体环绕音响，以实现立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合。

其中，孪生模型的速度与方向的变化传递给变频风机的变频器，可以实时改变风速的大小以及方向，使得体验用户有更真实的速度感以及转向感；孪生模型的速度与方向的变化同时传递给立体环绕音响，从而实现声环境和视觉环境协同变化。

作为本发明的进一步地设计，S4中，在孪生模型滑行的过程中，还包括加速、过弯、碰撞及减速过程；

通过改变用户的体感信息传递给孪生模型的输入力的大小和方向实现孪生模型的加速、减速或过弯。

具体地，通过增加用户身体的前倾传递给孪生模型的输入力，增大孪生模型所受的合力，实现孪生模型的加速；

通过减小用户身体的前倾传递给孪生模型的输入力，减小孪生模型所受的合力，实现孪生模型的减速；

通过增大用户的体感侧斜程度，改变传递给孪生模型的输入力，实现孪生模型的过弯；

通过在孪生模型和赛道的边界处设置碰撞模型，当孪生模型所受的合力使得孪生模型和赛道的边界发生碰撞时，产生碰撞效果，碰撞的感受由孪生模型垂直于赛道方向的速度分量决定，碰撞时垂直于赛道分量的速度越大，碰撞效果越明显，主要体现在视觉、振动台和声音上。

在孪生模型进行加速的过程中，通过上述的立体视觉环境与振动台的耦合以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合可以实现VR头盔中的视觉环境加速向前，场景中的速度指示牌也会依据当前速度进行变化，雪车雪橇的冰刃摩擦声会逐渐加大，速度更快时场内会传来观众的欢呼声，分布于设备前方的变频风机风力也逐渐加大；根据孪生模型的速度和加速度变化，位于雪车雪橇下方的振动台会更明显地向前倾斜带动用户体感前倾。

在孪生模型进行过弯的过程中，通过上述的立体视觉环境与振动台的耦合以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合可以实现VR头盔中显示弯道画面，用户感受到的视觉环境会发生偏转，过弯完成以后回正；随着孪生模型的过弯，雪车雪橇的冰刃摩擦声会加大，完美过弯成功后会迎来观众的欢呼声；随着孪生模型的过弯，分布于设备前方的变频风机风力和方向会发生相应变化，风力方向略偏向外侧且外侧风机的风力稍大于内侧；根据孪生模型的倾斜角度和角速度变化，位于雪车雪橇下方的振动台会以一定速度和角加速度向侧边倾斜一定角度。

在孪生模型和赛道的边界发生碰撞时，通过上述的立体视觉环境与振动台的耦合以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合可以实现VR头盔中的视觉环境忽然撞停，再逐渐加速；随着孪生模型的碰撞，环绕音响会根据撞停前速度大小发出碰撞声，雪车雪橇的冰刃摩擦声会突然停止，场内观众会传来叹息声；随着孪生模型的碰撞，分布于设备前方的变频风机风力突然停止；根据孪生模型的速度和加速度变化，位于雪车雪橇下方的振动台会发生剧烈的摆动。

在即将跑完全程时，孪生模型会逐渐减速，通过上述的立体视觉环境与振动台的耦合以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合实现VR头盔中的视觉环境变化会逐渐变慢最后停止；随着孪生模型的冲线，雪车雪橇的冰刃摩擦声会逐渐减小，场内会传来观众剧烈的欢呼声；随着孪生模型的冲线，分布于设备前方的变频风机风力也逐渐减小最后停止；根据孪生模型的速度变化，位于雪车雪橇下方的振动台会逐渐趋于平稳。

在无用户的体感信息输入时，孪生模型会按照预定轨迹发生变化。

通过设置用户前倾时速度改变的灵敏度以及用户侧斜时转向改变的灵敏度将用户的操作权限分为业余和专业。业余权限下，孪生模型的运动轨迹主要是按照预定轨迹运行，用户可在预设运动轨迹的周围进行一定的微调。专业权限下，孪生模型的运动轨迹主要由用户的体感输入决定，具体地，孪生模型所受的合力F_合力为：

F_合力＝(1-θ)F₀+θF₁

其中，F₀表示孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力之和，F₁表示用户的体感信息传递给孪生模型的输入力，θ表示灵敏度或权限等级，在专业权限下，灵敏度高，孪生模型所受合力主要由用户的体感信息传递给孪生模型的输入力决定，在业余权限下，灵敏度较低，孪生模型所受合力主要由孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力决定。

作为本发明的进一步地设计，可以通过便携式生物电信号传感器采集用户滑行全过程的生理信号，进行各赛道段的分析和仿真设备的沉浸性分析。比如：通过给用户佩戴情绪手环，实时获取用户的心率和皮电信息，将其与赛道路段和滑行速度进行对比分析，进行用户的情绪分析，重点分析弯道以及高速状态下用户的情绪，以检测多感官耦合仿真系统的真实感。

优选地，可采用便携式的、具有监测心率功能和获取皮电信息的智能手环、智能手表对进行雪车雪橇用户进行滑行心率的采集。最终实时记录每赛道段各用户心率和皮电信息，用户在加速路段和弯道时情绪变化越明显说明沉浸性越好。

本发明还提供了一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真系统，该仿真系统用于实现上述的可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法，主要包括：

雪车雪橇、振动台、三维重构模块、立体视听环境仿真模块、孪生模型构建模块、控制函数生成模块及位置信息改变模块；

振动台设置在雪车雪橇的底部，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化；

三维重构模块用于对雪车雪橇赛道进行三维重构；

立体视听环境仿真模块用于对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

孪生模型构建模块用于构建与雪车雪橇对应的孪生模型；

控制函数生成模块用于根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力及孪生模型在赛道上的摩擦力得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

位置信息改变模块用于基于控制函数生成包含当前时刻孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。

每个模块的具体实现方式参见上述可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法中每个模块对应的具体步骤的实现，此处不再赘述。本发明的仿真方法和系统，本发明通过构建与雪车雪橇对应的孪生模型，根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、孪生模型在预设轨道中所受的预设力和孪生模型在赛道上的摩擦力得到孪生模型滑行方向和速度的控制函数，基于该控制函数得到当前时刻的位姿矩阵，进而改变孪生模型在赛道中的位置信息。相比现有的基于动画的方式，本发明的仿真方法和系统基于物理力学实现孪生模型在整个赛道的下滑过程，控制过程更加精准；同时，本发明的方式中，用户的体感信息作为孪生模型运动轨迹的控制要素之一，针对不同的用户以及针对相同用户的不同体感信息的输入，用户体验路线不同，并且用户的体感变化均不同。同时，用户通过改变输入给孪生模型的体感信息，实现了用户与孪生模型的实时交互。

进一步地，本发明对赛道内外的立体视听环境进行仿真，能够实现立体视觉环境与振动台的耦合，以及立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合，能够提供给用户的多感官耦合体验，用户可以通过在用户身上的体感检测装置和重心检测装置，传递信息给雪车雪橇的孪生模型，改变其方向以及速度状态，从而改变仿真系统各项感官体验，增强仿真设备的沉浸体验感。

另外，相比现有技术中的模拟仓，本发明通过在雪车雪橇的底部设置振动台，用振动台模拟高速滑行过程中用户的体感变化，能够实时等比还原运动的整个过程。

并且，本发明通过建立雪车雪橇对应的孪生模型，通过控制孪生模型的运动轨迹实现雪车雪橇在下滑过程中的沉浸式体验，下滑路线并不固定，更符合实际的雪车雪橇运动，体验感更好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真方法，其特征在于，包括雪车雪橇，在所述雪车雪橇的底部设置有振动台，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化，所述仿真方法包括：

S1、对雪车雪橇赛道进行三维重构，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

S2、构建与所述雪车雪橇对应的孪生模型；

S3、根据用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

S4、基于所述控制函数生成包含当前时刻所述孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于所述变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述S3中，得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数的过程包括：

将用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力进行矢量合成，得到所述孪生模型所受的合力；

基于所述合力，得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数。

3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述控制函数a(F_合力)为：

其中，F_合力为所述孪生模型所受的合力，m为所述孪生模预设的重力。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的仿真方法，其特征在于，所述S3中，所述体感信息包括用户身体的前倾角度和侧斜角度；

基于所述用户身体的前倾角度和侧斜角度，用重心偏移计算法得到用户的体感信息传递给所述孪生模型的输入力。

5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述S1中，对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户，包括：

对赛道外部的立体视觉环境建模和渲染，并通过VR头盔传递给用户；

对赛道外部的立体声环境建模，并通过立体环绕音响传递给用户；

对赛场中基于滑行速度的风速模拟，并通过布置变频风机传递给用户。

6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，在所述孪生模型下滑的过程中，还包括：

将所述孪生模型在三维方向上的速度、加速度、角速度及角加速度的变化分别同时传递给VR头盔及振动台，以实现立体视觉环境与振动台的耦合；

将所述孪生模型的速度与方向的变化分别同时传递给VR头盔、变频风机的变频器及立体环绕音响，以实现立体视觉环境、立体声环境与风速的耦合。

7.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，在所述孪生模型下滑的过程中，还包括：通过改变用户的体感信息传递给孪生模型输入力的大小和方向实现孪生模型的加速、减速或过弯。

8.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，还包括：在所述孪生模型和赛道的边界处设置碰撞模型，当所述孪生模型所受的合力使得所述孪生模型和赛道的边界发生碰撞时，产生碰撞效果。

9.根据权利要求2或3所述的仿真方法，其特征在于，还包括：设置用户的操作灵敏度，所述孪生模型所受的合力F_合力为：

F_合力＝(1-θ)F₀+θF₁

其中，F₀表示所述预设力和所述摩擦力之和，F₁表示用户的体感信息传递给孪生模型的输入力，θ表示灵敏度。

10.一种可交互多感官耦合雪车雪橇仿真系统，其特征在于，包括：

雪车雪橇、振动台、三维重构模块、立体视听环境仿真模块、孪生模型构建模块、控制函数生成模块及位置信息改变模块；

所述振动台设置在所述雪车雪橇的底部，用于模拟高速滑行过程中用户的体感变化；

所述三维重构模块用于对雪车雪橇赛道进行三维重构；

所述立体视听环境仿真模块用于对赛道内外的立体视听环境进行仿真并传递给用户；

所述孪生模型构建模块用于构建与所述雪车雪橇对应的孪生模型；

所述控制函数生成模块用于根据用户的体感信息传递给孪生模型的输入力、所述孪生模型在预设轨道中所受的预设力及所述孪生模型在赛道上的摩擦力得到所述孪生模型滑行方向和速度的控制函数；

所述位置信息改变模块用于基于所述控制函数生成包含当前时刻所述孪生模型滑行方向和速度的变化矩阵，基于所述变化矩阵和上一时刻的pose矩阵确定当前时刻的pose矩阵，用当前时刻的pose矩阵改变孪生模型在赛道中的位置信息。

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