[发明专利]一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法

权利要求书

1.一种利用车载划船机实现模拟划船情景的方法，其特征在于，是在车辆主体内部搭载划船机，通过车载传感器检测实时路况信息与车况信息的相关数据，利用获取的数据模拟船只运动状态并将其与虚拟场景融合，形成使用者模拟划船的场景并投影至显示设备中；

所述划船机包括底座、滑轨、坐垫、踏板、能量回收装置、运算模块和显示设备；其中，底座固定在车辆本体内；滑轨沿车辆长度方向布置且由销轴可转动地安装在底座上，通过设于调节安装座内的电机和驱动部件对滑轨的倾斜角度进行主动控制；坐垫活动安装在滑轨上，并在坐垫底部设置用于夹持滑轨的电动滚轮，通过调节电动滚轮的输出力矩对坐垫移动阻力进行主动控制；踏板和能量回收装置固定安装在滑轨前端；能量回收装置是包括多组绕组的发电机，通过导线连接至车辆本体的蓄电池；在发电机的转轴上固定设置拉绳轮，拉绳的一端绕在拉绳轮上另一端连接拉把；在车辆本体上设有多个用于实时检测路况信息与车况信息的传感器，在滑轨中装有倾角测量传感器和用于检测坐垫位置的测距传感器，在坐垫中装有加速度传感器和压力传感器；各传感器通过信号线连接至运算模块，运算模块还通过信号线分别连接能量回收装置、显示设备、电动滚轮和设于调节安装座中的电机，蓄电池通过导线为各用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：

(1)在车辆实际行驶场景中，利用车载传感器获得当前T0时刻车辆的动力学状态数据，记为DataVehicle(T0)，具体表征为车辆的位置、速度、线加速度、角加速度；基于DataVehicle(T0)和车辆导航所规划的速度和路径信息，根据车辆动力学模型计算出在T0之后一段时间△T后将要产生的车辆动力学响应数据，记为DataVehicle(T0+△T)；车辆动力学响应数据将进一步被用于规划车速和路径信息，以用于生成虚拟场景的基础航道；

(2)根据人体感知运动的体感模型设定缩放比例与滤波调节比例，将预期车辆响应数据DataVehicle(T0+△T)转化为虚拟划船场景中的预期船体响应数据，记为DataBoat(T0+△T)；

(3)根据当前船体状态数据DataBoat(T0)与预期船体响应数据DataBoat(T0+△T)，反求在T0到T0+△T时间段内的虚拟场景中船体运动信息；调用划船场景的影像数据，将虚拟场景基础航道、船体运动信息与其进行融合，生成虚拟的划船场景并输出至显示设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的船体运动信息包括航道障碍、水流速度、水面起伏；其中，在计算航道障碍的响应值时将由车载传感器获取的实际路况信息作为影响因子。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：结合实时路况和驾驶控制输出预测车辆的行驶状态，适应性地控制滑轨绕轴旋转的倾角和坐垫底部电动滚轮的输出力矩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具体包括：结合实时路况和驾驶控制输出，预测车辆即将发生的车辆行驶状态；根据预测获得的车辆加速度、滑轨实际倾角和预置的车辆控制策略，同时输出调节安装座中电机功率控制参数以调整滑轨绕轴旋转的倾角，以及坐垫底部电动滚轮的输出力矩控制参数，提高划船机与车辆行驶状态之间的匹配度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：利用滑轨中的测距传感器实时监控座椅的运动位置，利用坐垫中的加速度传感器实时检测使用者的加速度，结合坐垫压力和滑轨倾角的实时数据，经计算后向电动滚轮输出最小输出力矩作为安全控制量，使坐垫不与滑轨端部发生碰撞。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：发电机采用异步电机，并以直接转矩控制方式使其始终工作在发电状态；根据路况、车况、人体运动状态、虚拟场景及使用者给定档位的情况，无级调节拉把的阻力以满足给定转矩需求。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运算模块是具备运算功能的计算机主机，或者是内嵌处理器的电路模块；所述显示设备是VR设备或车载显示器。

9.根据权利要求1至8任意一项中所述的方法，其特征在于，所述实时路况信息通过车载激光雷达、摄像头、毫米波雷达或超声波雷达的一种或多种传感器获取原始信息，并通过环境感知算法计算得到路况信息；所述车况信息通过车载加速度传感器、横摆角速度传感器、车速传感器、多轴惯性导航传感器中一种或多种传感器获取原始数据；所述车辆导航所规划的速度和路径信息通过地图导航系统中获取，包括在一段时间内每个时刻的规划速度和规划路径信息。