基于AR技术的越野战车对战仿真平台的制作方法

本发明涉及对战仿真平台技术领域，特别是涉及一种基于ar技术的越野战车对战仿真平台。

背景技术：

目前，ar产业正处于快速发展阶段，产业发展前景极其广阔。ar技术的核心应用场景为娱乐和个人用户体验，并逐渐渗透到教育，军事、工业、测量等其他领域。传统的大型体验游戏中战车对战仿真平台一般是用户通过遥控器或者手柄控制战车进行移动，普通战车上不会安装摄像头，需要依靠人眼观测对战详情。参与对战的战车相互独立，不能与计算机连接，尤其是玩家不能身临其境地感受到战车行进时的颠簸感，游戏体验一般。传统的对战游戏一般是单人控制一台战车，没有团队合作体验。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于ar技术的越野战车对战仿真平台。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于ar技术的越野战车对战仿真平台，包括两个座舱、两台越野战车、模拟沙盘、沙盘地图摄像头、无线路由器，每个所述座舱包括座舱pc机以及与所述座舱pc机连接的玩家控制方向盘，动感平台，玩家控制摇杆，踏板，炮手显示屏，驾驶显示屏；每个所述越野战车上安装有运动控制模块、炮手摄像头，驾驶摄像头；所述模拟沙盘上方安装有沙盘地图摄像头；所述沙盘地图摄像头，炮手摄像头，驾驶摄像头经无线路由器分别与对应的座舱pc机通信连接，所述的运动控制模块与座舱pc机通信连接。

所述的动感平台采用三自由度动感平台，包括固定在底板上三个电缸，三个电缸的上端分别与座椅及固定炮手显示屏、驾驶显示屏的支撑板固定，由三个电缸支撑起整个座舱。

所述动感平台与座舱pc机通过udp协议连接。

所述玩家控制摇杆、踏板与座舱pc机通过usb相连，所述的驾驶显示屏、炮手显示屏与座舱pc机通过hdmi相连。

所述的驾驶摄像头装载于战车车身前部，所述的炮手摄像头安装在炮塔上。

所述的沙盘地图摄像头装在对战沙盘正上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用ar技术可以使玩家切身体验到战车在对战时的姿态变化和后坐力，摆脱了传统的单一的手柄控制，真正使用方向盘、踏板、摇杆去控制战车，并且可以通过多个摄像头获得实时对战视野。并且本平台是2v2团队合作对战模式，一台战车由两个人控制，一个担任驾驶员、一个担任炮手，可以考验团队合作能力。尤其可应用在亲子教育、娱乐中。

附图说明

图1为基于ar技术的越野战车对战仿真平台的原理示意图；

图2为一个座舱的结构示意图；

图3所示为一个越野战车的结构示意图；

图4所示为沙盘的结构示意图；

图5所示为基于ar技术的越野战车对战仿真平台的结构示意图；

图6所示为主控芯片stm32f103c8t6的电路原理图；

图7所示为电机驱动a4950芯片的电路原理图；

图8所示为mpu6050角度传感器模块的电路原理图；

图9所示为稳压模块的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的基于ar技术的越野战车对战仿真平台，包括两个座舱、两台越野战车、模拟沙盘、沙盘地图摄像头、无线路由器，每个所述座舱包括座舱pc机以及与所述座舱pc机连接的玩家控制方向盘，动感平台，玩家控制摇杆，踏板，炮手显示屏，驾驶显示屏；每个所述越野战车上安装有运动控制模块、炮手摄像头，驾驶摄像头；所述模拟沙盘上方安装有沙盘地图摄像头；所述沙盘地图摄像头、炮手摄像头，驾驶摄像头经无线路由器分别与对应的座舱pc机通信连接，所述的运动控制模块与座舱pc机通信连接。

其中，所述的越野战车在模拟沙盘中受驱动移动行走，实现对战，通过沙盘地图摄像头、炮手摄像头，驾驶摄像头分别采集对应的图像，传送到座舱pc机，实现在对应的炮手显示屏，驾驶显示屏显示，供参加人人员直观观看，并根据情况进行调整控制越野战车的路径等。

本发明中，每次对战需要四名人员参与，四人需分为两队，每队的两人分别担任驾驶员与炮手。对战平台总体结构图如图1所示。

每个座舱可以乘坐两个玩家，两个玩家分别担任驾驶员和炮手。两个玩家分别控制战车对应的战车，如座舱a的两个玩家制越野战车a，座舱b的玩家控制越野战车b。

其中，所述的座舱包括：pc机、炮手显示屏2、驾驶显示屏4、玩家控制方向盘4、玩家控制摇杆5、动感平台。所述的动感平台采用三自由度动感平台，包括固定在底板8上三个电缸7，三个电缸的上端分别与座椅及固定炮手显示屏2、驾驶显示屏4的支撑板9固定，由三个电缸支撑起整个座舱。通过这三个电缸，座椅1可在一定角度内进行左右、前后旋转，同时可在垂直位置上升高或降低。当战车晃动时，每个电缸根据战车的整车姿态改变行程，模拟人坐在战车中的感觉，使人能够感受到战车行驶时的姿态变化。可较好地模拟战车在崎岖不平道路上行进的体感与开炮时战车的后座感。动感平台与座舱pc机通过udp协议连接。

所述的玩家控制摇杆，用以控制战车炮塔转向与开炮，所述的玩家控制摇杆与座舱pc机通过usb相连。所述的玩家控制方向盘，用来控制战车的行进方向。与玩家控制方向盘配套的还有一组踏板6，玩家踩踏踏板用以控制战车的前进、后退和行进速度。所述的玩家控制方向盘、踏板与座舱pc机通过usb相连。所述的驾驶显示屏用来模拟和显示战车行进过程中驾驶员观察到的视野，所述的驾驶显示屏与座舱pc机通过hdmi相连。所述的炮手显示屏用来模拟和显示炮手观察到的瞄准镜视野，所述的炮手显示屏与座舱pc机通过hdmi相连。

本发明中，所述的座舱的功能如下：

一是接收越野战车的炮手摄像头、驾驶摄像头画面，这两个画面分别作为模拟越野战车驾驶舱观察窗视野画面来源，以及炮塔观察瞄准窗视野画面来源，并分别显示到驾驶显示屏、炮手显示屏上。

二是接收沙盘地图摄像头画面并呈现在驾驶显示屏上，作为比赛小地图使用。

三是接收战车运动控制模块的车辆角度信息，座舱pc机通过该信息，实时控制动感平台的倾斜角度，模拟战车在沙盘上行进时人体所受的颠簸感。

四是接收方向盘、摇杆信号，并通过蓝牙无线实时将战车控制信号传递给战车运动控制模块。

五是在开炮时，座舱pc机截取开炮时摄像头采集画面，进行图像识别，判断是否命中。

本发明中，所述的越野战车的功能如下：

一是通过蓝牙模块接收座舱pc端指令，并根据指令在对战沙盘中完成前进、后退、转向、炮塔转动、开炮等动作；

二是将战车车角度信息通过蓝牙实时发送给座舱pc；

三是两个摄像头实时将画面通过无线路由器发送给座舱pc。

需要说明的是，本发明中，所述的越野战车是可以用现有游戏平台用的战车的主体结构的，只要在其上面安装上相应的摄像头、角度传感器以及匹配无线通信模块，实现与座舱通信控制即可。

本发明中，采用的无线传输是利用蓝牙协议和tcp/ip协议。其中，座舱a、座舱b、各个摄像头通过无线路由器进行连接，使用tcp/ip协议传递数据。越野战车的运动控制模块与座舱之间通过蓝牙协议传递数据。动感平台与pc机之间采用udp协议进行通信。

具体的，所述的座舱pc机通过无线路由器和tcp/ip协议连接各个摄像头通过udp协议连接动感平台。

本发明中，所述的沙盘地图摄像头14装在对战沙盘13正上方，能够拍摄沙盘全景，其视频通过无线路由器和tcp/ip协议实时传递给两个座舱，作为沙盘小地图使用。即每个座舱将收到3个摄像头画面，分别为驾驶员观察窗摄像头画面、炮手观察窗摄像头画面、沙盘小地图摄像头画面。

本发明中，所述的摄像头与座舱pc机之间均通过路由器连接。整套系统总计需5个摄像头、两台电脑同时工作。每台电脑固定获取3路摄像头的图像。

本发明中，所述的越野战车的战车车身10上有炮塔11、并有动力装置，动力装置包括电机19、炮塔x轴舵机、炮塔y轴舵机18。炮塔x轴舵机控制炮塔水平运动，炮塔y轴舵机控制炮塔上下运动。炮塔x轴舵机、炮塔y轴舵机18都与主控芯板17相连。

本发明中，所述的炮手摄像头16安装在炮塔上，与主控板相连，并与炮塔始终保持同步运动。该摄像头拍摄的图像直接通过wifi路由器无线传输到座舱中的炮手显示屏上，作为模拟炮手观察窗的视频信号来源。

本发明中，所述的驾驶摄像头15装载于战车车身前部，与主控板相连，其与越野战车底盘始终保持同步运动。拍摄的视频也通过wifi路由器无线传输到座舱的驾驶显示屏上，作为战车驾驶观察窗的视频信号来源。

本发明中，所述的运动控制模块包括电机驱动芯片、蓝牙模块、角度传感器。所述主控板上的主控芯片与所述电机驱动芯片、蓝牙模块、角度传感器、炮塔x轴舵机、炮塔y轴舵机相连接。

所述主控芯片是战车的控制核心。主控芯片使用stm32f103c8t6单片机。stm32f103c8t6是一款基于armcortex-m内核stm32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64kb，需要电压2v-3.6v，工作温度为-40℃-85℃。主控芯片与电机、炮塔x轴舵机、炮塔y轴舵机、蓝牙模块、角度传感器连接。stm32f103c8t6主控芯片原理图如图6所示

每个所述越野战车整车配有四个电机以实现战车的运动。每个电机连接一个驱动轮以实现战车的前进、后退与转向。电机驱动芯片与主控芯片相连，用来驱动电机运动。电机驱动采用a4950芯片，电路原理图如图7所示。

蓝牙模块与主控芯片相连，蓝牙模块采用e73-2g4m04s1b模块，战车的运动控制模块与座舱之间通过蓝牙模块传递数据。座舱pc机上安装一个相同的蓝牙模块并设置为主机，坦克车安装蓝牙模块设置为从机。

角度传感器模块与主控芯片连接，角度传感器模块采用mpu6050模块。角度传感器可以采集到战车的三轴角速度以及加速度，并将姿态信息传送到战车主控芯片中，最终战车将姿态信息传送到座舱pc机中。mpu6050角度传感器模块的电路原理图如图8所示。

本发明中，还包括稳压模块，稳压模块与主控芯片连接。整车采用tj1117-3.3稳压芯片将电源电压降到3.3v为主控芯片、蓝牙模块、角度传感器、炮塔x轴舵机、炮塔y轴舵机供电。采用一个78d05l稳压芯片将电源电压降到5v为舵机供电。稳压模块如图9所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。