一种基于图像传输和姿态感应控制的过山车模拟游乐系统的制作方法

本发明涉及嵌入式开发技术和姿态感应技术领域，具体是一种基于图像传输和姿态感应控制的过山车模拟游乐系统。

背景技术：

嵌入式开发相关的技术条件已经非常成熟，各个部件成本低廉，功能稳定。姿态传感技术目前非常成熟，九轴姿态传感器可以捕捉三个方向的地磁针偏转、三个方向的陀螺仪倾角、以及三个方向的加速度变化，不仅传感器体积小，而且进度高，功耗低。

过山车游乐项目虽然充满刺激，但是很难在室内经营，目前该类游乐项目全部都需要占用巨大的室外空间，建造难度、成本都非常高，运营有一定的风险，检修和维护需要很高的成本和专门的技术支持。而且由于安全和其他技术原因，过山车的轨道和场景设计需要首先考虑安全因素，因此内容重复度高，仅仅是感官刺激，缺乏丰富多变的内容，不适合重复游玩。vr类型的过山车项目虽然可以节省空间和建造成本，但由于图形处理技术的限制，双目960px×960px每秒120帧的画面需要顶级显卡才能驱动，而且游玩场景并没有实物呈现，因此旁观者无法分享精彩的内容，这类项目实际经营都难以打造好的氛围和效果。

技术实现要素：

本发明的目的是通过图像传输和姿态感应控制技术，让乘客无须坐在过山车内，也可以体验到身临其境的乘坐游览效果，从而大大缩小过山车、轨道以及场景的空间体积，大幅减小开发成本和维护难度，消除乘坐风险，并可以加入各种丰富的主题内容和更加惊险刺激的游览线路，让过山车项目可以在室内环境内搭建，增加项目的受众范围。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：包系统包括过山车轨道、虚拟驾驶车舱、显示与控制端三部分组成；虚拟驾驶车舱整体大小为30cm×60cm×30cm左右，内置多个舱位，每个舱位有一个三轴无刷云台和九轴姿态感应模块，云台上配有双目高清摄像头模组与双麦克风，车舱内置armv7系列或同性能微处理器的嵌入式控制系统，并搭载，用于控制每个舱位云台的平衡、控制以及图像和声音的传输；过山车轨道断面直径约为10cm左右，内置线缆，用于为车舱供电以及传输影音和控制数据，过山车轨道及布景整体最小占地面积约为150平方米，可放置在室内空间运行；车舱底部与轨道通过滑轮组连接，并通过电刷将舱位内的控制板与轨道内的线缆相连通，并保证在车舱行进时也能保持线路连通；显示与控制端与驾驶车舱内的每个舱位一一对应，均配有头戴显示器和4d动态座椅，显示器内置双目显示屏、九轴姿态传感器和扬声器，数据和供电与轨道内线缆相连。

功能说明：（1）虚拟驾驶车舱内每个舱位的摄像头与麦克风通过车舱底部的电刷将图像和声音传递给控制端的头戴显示器中，让操作者可以实时观看到模拟乘坐过山车的视听体验；（2）控制端操作者可以通过九轴姿态传感器将头部扭转运动传递并转换到车舱内舱位云台上，控制产生相同的扭转运动，从而让操作者可以实时体验主视角观看的体验；（3）通过有线方式传输图像和控制信息可以有效减小图像数据压缩和传递的延迟，摄像头模组选用至少每秒60帧的规格，以流畅的画面来消除佩戴头戴显示器时产生的眩晕感；（4）虚拟驾驶车舱的姿态传感器可以将座舱的倾角和加速度数据传给4d座椅，让座椅的同步运动为操作者带来更加逼真刺激的驾乘体验。

本发明的有益效果为1.通过图像传输和姿态感应控制技术，让乘客无须坐在过山车内，也可以体验到身临其境的乘坐游览效果；2.通过有线方式传输数据可以提升画面质量，并减少延迟；3.大大缩小过山车、轨道以及场景的空间体积，大幅减小开发成本和维护难度，消除乘坐风险；4.项目可以加入各种丰富的主题内容和更加惊险刺激的游览线路，增加可玩性和重复游玩的条件，项目适合合家欢的游乐方式；5.让过山车项目可以在室内环境内搭建，增加项目的经营和受众范围，方案未来的扩展空间很大，应用面广，有巨大的市场价值。

附图说明

图1是系统的结构示意图。

图2是系统的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解释说明。

如图1和图2所示，包系统包括过山车轨道、虚拟驾驶车舱1、显示与控制端三部分组成；虚拟驾驶车舱整体大小为30cm×60cm×30cm左右，内置多个舱位，每个舱位有一个三轴无刷云台2和九轴姿态感应模块5，云台上配有双目高清摄像头模组4与双麦克风6，车舱内置armv7系列或同性能微处理器的嵌入式控制系统，并搭载，用于控制每个舱位云台的平衡、控制以及图像和声音的传输；过山车轨道7断面直径约为10cm左右，内置线缆8，用于为车舱供电以及传输影音和控制数据，过山车轨道及布景整体最小占地面积约为150平方米，可放置在室内空间运行；车舱底部与轨道通过滑轮组连接，并通过电刷将舱位内的控制板与轨道内的线缆相连通，并保证在车舱行进时也能保持线路连通；显示与控制端与驾驶车舱内的每个舱位一一对应，均配有头戴显示器9和4d动态座椅11，显示器内置双目显示屏、九轴姿态传感器和扬声器，数据和供电与轨道内线缆相连。

启动系统，操作者佩戴头戴显示器并坐在4d座椅上，即可感受到身临其境的驾驶体验。虚拟驾驶座舱的摄像头将图像实时传递给操作者的头戴显示器，操作者可以通过摆动头部来实时控制座舱的云台转动，从而实现真实的观看体验。过山车场景何以打造更加丰富且刺激的轨道形式，在场景内容上可以搭配打造各种主题，如海底、太空、未来都市等，通过各种丰富的视觉体验来增添过山车项目的体验感，项目还可以搭配各种场景互动组件，如激光发射与接受模组、近场通信模组等，为项目增加可玩性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于图像传输和姿态感应控制的过山车模拟游乐系统，通过图像传输和姿态感应控制技术，让乘客无须坐在过山车内，也可以体验到身临其境的乘坐游览效果，从而大大缩小过山车、轨道以及场景的空间体积，大幅减小开发成本和维护难度，消除乘坐风险，并可以加入各种丰富的主题内容和更加惊险刺激的游览线路，让过山车项目可以在室内环境内搭建，增加项目的受众范围。

技术研发人员：葛晓扬;马春东;向彬莹;郭磊
受保护的技术使用者：大连高马艺术设计工程有限公司
技术研发日：2017.12.11
技术公布日：2018.05.18