一种大空间多人VR互动体验系统及方法与流程

一种大空间多人vr互动体验系统及方法
技术领域
1.本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种大空间多人vr互动体验系统及方法。


背景技术：

2.虚拟现实游戏通过用户穿戴上虚拟现实设备进入一个可交互的虚拟现场游戏场景中，不仅可以虚拟当前场景，还可以虚拟过去和未来，能够给用户身临其境的游戏体验感受，深受游戏爱好者的青睐。现有技术中体验者背负移动计算设备，数据通过线缆传输至头戴的vr内容显示设备，通过可定位追踪手柄进行交互，当前vr体验设备比较笨重，背负时有较重的负担，夏天因散热问题会产生大量热量，影响游戏体验，且因设备背负在身上，不能进行较复杂的动作，而且现有物理场地空间与信号传输不匹配，不能支持大空间内多用户进行游戏体验，无法实现vr内容物理空间的高效利用。


技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种大空间多人vr互动体验系统及方法，以解决现有虚拟现实游戏用户体验感不佳、不能支持大空间内多用户进行游戏体验、物理空间利用效率低的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.根据本发明实施例的第一方面，提出了一种大空间多人vr互动体验系统，所述系统包括vr设备单元、人体追踪定位单元、毫米波无线传输单元以及计算单元；
6.所述vr设备单元包括vr头显设备；
7.所述人体追踪定位单元用于对依次间隔进入体验空间内的不同分组用户进行实时位置追踪，获取用户实时定位信息并传输给计算单元；
8.所述毫米波无线传输单元包括设置于所述体验空间内的多组毫米波无线传输装置，不同组毫米波无线传输装置分别用于对依次间隔进入所述体验空间内的不同组用户通过实时跟随进行vr虚拟场景数据的无线传输；
9.所述计算单元用于根据用户实时定位信息，将生成的vr虚拟场景数据通过毫米波无线传输装置传输至目标用户佩戴的vr头显中显示给用户。
10.进一步地，所述毫米波无线传输装置包括双轴移动机构、毫米波无线发射器、毫米波无线接收器和移动控制单元；
11.所述双轴移动机构包括相对平行设置的两个x轴吊轨以及y轴横梁，所述y轴横梁可移动地设置在两个x轴吊轨之间，y轴横梁上可移动地设置有毫米波无线发射器，毫米波无线接收器设置在用户佩戴的vr头显上，移动控制单元用于控制毫米波发射器移动至目标用户的实时位置的上方。
12.进一步地，所述计算单元用于根据用户实时定位信息发送指令至所述移动控制单元，以控制毫米波无线发射器移动至目标用户实时位置的上方，并将生成的vr虚拟场景数
据通过所述毫米波无线发射器传输至对应组用户佩戴的vr头显中；
13.所述vr头显通过毫米波无线接收器接收所述vr虚拟场景数据并显示给用户，同组内的不同用户根据发射器不同的信道获取对应vr虚拟场景数据。
14.进一步地，当前组用户包括多个用户时，根据当前组中预设角色的用户的实时定位信息控制毫米波无线发射器对当前组用户进行实时跟随。
15.进一步地，多组所述毫米波无线传输装置分别设置于所述体验空间内的不同层，每组毫米波无线传输装置均对应设置一组计算单元，每组计算单元分别使用的不同的计算模组处理生成同组内不同用户的vr虚拟场景数据。
16.进一步地，所述人体追踪定位单元包括光学传感器定位系统和惯性传感器定位系统，在光学传感器定位系统被肢体或其他人遮挡而失效时，通过惯性传感器定位系统继续进行位置追踪直到光学传感器定位系统恢复追踪，两套定位系统通过复杂融合算法进行动态平衡。
17.进一步地，所述体验空间内布设有多组光学传感器定位发射装置，所述定位发射装置通过定位支架固定。
18.进一步地，所述人体追踪定位单元通过路由器/交换机将获取的定位信息无线网络传输至计算单元。
19.根据本发明实施例的第二方面，提出了一种大空间多人vr互动体验方法，所述方法包括：
20.对依次间隔进入体验空间内的不同分组用户进行实时位置追踪，获取用户实时定位信息；
21.根据用户实时定位信息，将生成的vr虚拟场景数据通过毫米波无线传输装置传输至目标用户佩戴的vr头显中显示给用户，不同组毫米波无线传输装置分别用于对依次间隔进入所述体验空间内的不同分组用户通过实时跟随进行vr虚拟场景数据的无线传输。
22.进一步地，所述方法还包括：
23.根据用户实时定位信息发送指令至移动控制单元，以控制毫米波无线发射器移动至目标用户实时位置的上方，并将生成的vr虚拟场景数据通过所述毫米波无线发射器传输至对应组用户佩戴的vr头显中；
24.vr头显通过毫米波无线接收器接收所述vr虚拟场景数据并显示给用户，同组内的不同用户根据发射器不同的信道获取对应vr虚拟场景数据。
25.本发明具有如下优点：
26.本发明提出一种大空间多人vr互动体验系统及方法，基于毫米波无线传输技术对场地一定(10-100平米)范围内的用户进行动态追踪并提供超高速网络通信的方案，通过这套方案进行vr虚拟场景数据中转，保证多用户vr显示终端画面的刷新率和显示精度达标，进而解决物理场地空间无线通信信号覆盖有限的矛盾，通过配合特定的动态追踪算法结合现阶段的定位装置，实现更多的用户(百人级别)区域内联网互动的游戏体验，实现vr内容物理空间的高效利用，提升用户体验满意度，并解决行业现阶段的场地空间与信号传输的不匹配的主要矛盾。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
28.图1为本发明实施例1提供的一种大空间多人vr互动体验系统的架构示意图；
29.图2为本发明实施例1提供的一种大空间多人vr互动体验系统中毫米波无线传输单元示意图；
30.图3为本发明实施例1提供的一种大空间多人vr互动体验系统中人体追踪定位单元示意图；
31.图4为本发明实施例1提供的一种大空间多人vr互动体验系统的工作流程示意图。
32.图中：vr设备单元100、人体追踪定位单元200、毫米波无线传输单元300、计算单元400。
具体实施方式
33.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
35.如图1所示，本实施例提出了一种大空间多人vr互动体验系统，该系统包括vr设备单元100、人体追踪定位单元200、毫米波无线传输单元300以及计算单元400。
36.vr设备单元100包括佩戴于不同用户的vr头显。以头戴式vr眼镜为核心，通过液晶面板及透镜将图像显示在人眼视线范围内，通过视觉差模拟纵深感，增强沉浸感。
37.人体追踪定位单元200用于对依次间隔进入体验空间内的不同分组用户进行实时位置追踪，获取用户实时定位信息并传输给计算单元400。
38.毫米波无线传输单元300包括设置于体验空间内的多组毫米波无线传输装置，不同组毫米波无线传输装置分别用于对依次间隔进入体验空间内的不同组用户通过实时跟随进行vr虚拟场景数据的无线传输。
39.计算单元400用于根据目标用户实时定位信息，将生成的vr虚拟场景数据通过毫米波无线传输装置传输至目标用户佩戴的vr头显中显示给用户。
40.本实施例中，人体追踪定位单元200包括光学传感器定位系统和惯性传感器定位系统，在光学传感器定位系统被肢体或其他人遮挡而失效时，通过惯性传感器定位系统继续进行位置追踪直到光学传感器定位系统恢复追踪，两套定位系统通过复杂融合算法进行动态平衡。如图3所示，体验空间内布设有多组光学传感器定位发射装置，定位发射装置通过定位支架固定。人体追踪定位单元200通过路由器/交换机将获取的定位信息无线网络传输至计算单元，计算单元根据定位三维坐标进行渲染生成vr虚拟场景数据并传输给用户。
41.多组毫米波无线传输装置分别设置于体验空间内的不同层，每组毫米波无线传输装置均对应设置一组计算单元，每组计算单元分别使用不同的计算模组处理生成同组内不
同用户的vr虚拟场景数据。各组毫米波无线传输装置相互独立无干扰。
42.在大空间内通过隔离出不同的房间分别用于体验不同的游戏环节，顾客可分批或分组按照一定时间间隔进入空间内，并顺序经过不同的房间完成不同环节的游戏体验，当第一组进入时，则由第一组毫米波无线传输装置实时跟随，间隔一段时间后第二组进入，并由第二组毫米波无线传输装置实时跟随，
……
，由此依次顺序进入，每组毫米波无线传输装置完成当前组的数据传输任务后自动恢复到初始位置，以便对下一组用户进行跟随，各房间之间可预设足够的距离以避免信号的干扰，通过时间和物理上的相互分割，各组之间相互无信号干扰，可实现“流水线”式地更多的用户(百人级别)区域内联网互动的游戏体验，大大提高了物理空间的利用效率。
43.本实施例中，毫米波无线传输装置包括双轴移动机构、毫米波无线发射器、毫米波无线接收器和移动控制单元。
44.双轴移动机构包括相对平行设置的两个x轴吊轨以及y轴横梁，所述y轴横梁可移动地设置在两个x轴吊轨之间，y轴横梁上可移动地设置有毫米波无线发射器，毫米波无线接收器设置在用户佩戴的vr头显上，移动控制单元用于控制毫米波发射器移动至目标用户的实时位置的上方。
45.如图2所示，x1轴吊轨与y1轴横梁组合成平行与地面的双轴移动平台系统，此系统负责将f1毫米波发射器移动到平行于地面的第一发射平面内任意坐标。x2轴吊轨与y2轴横梁组成第二套双轴移动平台，可以将f2发射模组移动到第二发射平面内任意坐标，由于物理限制，第二平面面积会比第一平面略小，但仍可以满足数据发射需求。通过面积和高度限制，可以设置x1-x6合计最多6层发射平面，最多同时发射6套信号。
46.毫米波无线传输装置由发射器和接收器组成，通过发射60ghz的无线电信号进行超高带宽的数据传输，单体传输数据达到1200mb/s。同一时间可以同时传输8个信道的个体数据。毫米波无线传输系统发射距离约20-30米，辐射角度150度，发射方向垂直地面由屋顶向下发射。发射单元由超6类网线与高速路由器连接。接收单元通过type-c接口与vr显示眼镜连接。
47.计算单元400由高性能计算机组成，主要负责体验内容的程序运行，对三维属视图的渲染，定位信息的计算，游戏逻辑通信等。计算单元400用于根据用户实时定位信息发送指令至移动控制单元，以控制毫米波无线发射器移动至目标用户实时位置的上方，并将生成的vr虚拟场景数据通过所述毫米波无线发射器传输至对应组用户佩戴的vr头显中；vr头显通过毫米波无线接收器接收所述vr虚拟场景数据并显示给用户，同组内的不同用户根据发射器不同的信道获取对应vr虚拟场景数据。vr头显通过毫米波无线接收器接收vr虚拟场景数据并显示给用户，同组内的不同用户根据发射器不同的信道获取对应vr虚拟场景数据。
48.所有单元开启后，由定位系统对动作捕捉区域内的人体进行追踪，追踪到符合标记要求的目标后双轴移动平台将f1发射单元移动至目标头顶。随着目标移动，通过追踪算法，同步将移动坐标传输(通过wifi)至计算单元400，在由计算单元400计算f1发射单元位置并将指令发送至单片机分别控制x1轴及y1轴移动控制单元，将f1移动到更新的坐标点，数据更新频率范围10-2000ms。
49.一组用户进入场所后，可通过人体追踪定位单元对该组所有用户分别进行定位，
获取多用户的定位信息。当前组用户包括多个用户时，可根据当前组中预设角色的用户的实时定位信息控制毫米波无线发射器对当前组用户进行实时跟随，比如对其中一个进行定位，可以为导游角色、工作人员或者队长，负责推动剧情和聚拢玩家集体行动，并且不走出毫米波无线发射器传输范围，根据角色id设置系统优先追踪跟随。根据设定角色的定位信息，毫米波无线发射器对该组人员进行实时跟随，组内所有用户均处于毫米波无线发射器的范围内，计算单元根据各个用户的定位信息渲染出各用户的vr画面，然后通过毫米波无线发射器统一发送给各个用户，不同的用户通过不同的信道获取对应虚拟数据并在头显中显示。
50.实施例2
51.与上述实施例1相对应的，本实施例提出了一种大空间多人vr互动体验方法，该方法包括：
52.对依次间隔进入体验空间内的不同分组用户进行实时位置追踪，获取用户实时定位信息；
53.根据用户实时定位信息，将生成的vr虚拟场景数据通过毫米波无线传输装置传输至目标用户佩戴的vr头显中显示给用户，不同组毫米波无线传输装置分别用于对依次间隔进入所述体验空间内的不同分组用户通过实时跟随进行vr虚拟场景数据的无线传输。
54.进一步地，所述方法还包括：
55.根据用户实时定位信息发送指令至移动控制单元，以控制毫米波无线发射器移动至目标用户实时位置的上方，并将生成的vr虚拟场景数据通过所述毫米波无线发射器传输至对应组用户佩戴的vr头显中；
56.vr头显通过毫米波无线接收器接收所述vr虚拟场景数据并显示给用户，同组内的不同用户根据发射器不同的信道获取对应vr虚拟场景数据。
57.本发明实施例提供的一种大空间多人vr互动体验方法中各步骤所执行的功能均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。
58.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。