[发明专利]一种基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统

权利要求书

1.一种基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统，其特征在于：所述系统包括基于Unity3D引擎的虚拟3D场景、虚拟场景阻力模拟模块和虚拟自行车的运动控制模块；

其中，所述基于Unity3D引擎的虚拟3D场景，用于利用Unity3D中的模型和动画创建虚拟场景，以作为骑行赛道；

所述虚拟场景阻力模拟模块，用于根据不同地形的不同阻力系数和所处位置的相应坡度值，模拟出合理真实的骑行阻力感受；

所述虚拟自行车的运动控制模块包括：基于Unity3D中transform类中Translate方法的自行车模型移动控制部分，基于transform类中Rotate方法的自行车模型转向控制部分，以及用于运动状态更新和同步协同部分；

所述虚拟场景阻力模拟模块中，计算骑行用户所处虚拟赛道中位置的阻力档位以传递给下位机，步骤如下：

步骤1.1，首先要为搭建好的虚拟场景赋予不同地表的摩擦阻力系数n；

步骤1.2，场景初始化时获取整个场景所有的坡度值p，坡度值p为用户骑行方向与水平正方向夹角，上坡时为正，下坡时为负，场景初始化时，获取到整个场景中的所有坡度值数列p；

步骤1.3，计算获得场景单个档位的坡度值，即该场景的一个坡度单位，记录最大坡度值pMax和最小值pMin，上坡的档位划分单位值就可以表示为pMax/(Max(A,B)-1)，下坡的划分为pMin/(Min(A,B))，其中A和B为该场景的坡度系数，这里A和B中，上坡档位系数为正数，下坡档位系数为负数；

步骤1.4，用户骑行过程中，通过触发器时会判断其所处位置地表，获取相应的摩擦阻力系数n；

步骤1.5，用户骑行过程中，通过固定物理时间轴FixedUpdate()实时判断其所处位置地表，获取相应的坡度值数据Slope；

步骤1.6，依据获取到的摩擦阻力系数n和坡度值数据Slope，精确模拟出骑行阻力，计算用户所处位置的阻力档位Stalls，公式如下：

步骤1.7，将阻力档位信息传递给下位机，下位机的阻力模拟模块依据阻力档位模拟出对应强度的阻力。

2.如权利要求1所述的基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统，其特征在于，所述步骤1.4中，获取摩擦阻力系数的方法如下：

步骤1.4.1：假设虚拟骑行场景包含i个不同路面场景：R₁,R₂…R_i，路面R₁是场景的基础路面形态，初始化时直接将路面R₁的摩擦阻力系数保存为自行车的摩擦阻力系数的默认值；

步骤1.4.2：设置i-1个全局触发器，每个触发器的范围都覆盖对应一个路面场景的所有控件；

步骤1.4.3：当自行车模型进入某个路面R_j的瞬间，便会触发该触发器的功能函数OnTriggerEnter，将路面R_j的摩擦阻力系数赋给自行车的摩擦阻力系数，并传给下位机；

步骤1.4.4：当自行车模型离开某个路面R_j的瞬间，便会触发该触发器的功能函数OnTriggerExit，自行车的摩擦阻力系数恢复为默认值，并传给下位机；

步骤1.4.5：如此循环1.4.3、1.4.4直到骑行终点，触发所有i-1个触发器，实时获取过程中不同路面的摩擦阻力系数。

3.如权利要求1所述的基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统，其特征在于，所述步骤1.5中，获取的坡度值数据Slope的方法如下：

步骤1.5.1：自行车模型的Transform组件中的Rotation属性中以四元数的形式存储着模型的三维角度信息，其中z属性值恰好对应着自行车在斜坡上的角度，为了获取欧拉角度，调用localEulerAngles方法以欧拉角度形式读取当前位置的自行车模型位置的z属性值；

步骤1.5.2：自行车模型与水平正方向与夹角A即为坡度Slope，上坡时A和实际倾斜角度z之和为360度，下坡时A即为实际倾斜角度z，因此当前角度A按如下公式计算：

步骤1.5.3：通过固定物理时间轴的FixedUpdate()定时刷新，实时获取到当前自行车模型位置的坡度信息。