[发明专利]一种基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统

说明书

一种基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统，包括：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；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；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。本发明视觉体验更生动、骑行路感更真实、运动控制更流畅，一定程度地满足了用户对智能骑行的新需求。

技术领域

本发明涉及自动化领域以及3D游戏设计领域，具体涉及一种基于Unity3D 引擎的虚拟智能骑行系统。

背景技术

随着经济水平的提高，人们对身体健康的需求急速增加，骑行健身市场随之广阔起来，自行车再不仅仅是一种交通工具，也成为了一种健身器材，一种愉悦心灵的方式。许多年轻男女为了强健体魄、减肥塑形，选择了骑行运动。不仅如此，据近年来多项研究结果表明，骑行运动和跑步、游泳一样，是一种最能改善人们心肺功能的耐力性锻炼方式之一。坚持科学合理的骑行运动，不但能预防大脑老化，提高神经系统的敏捷性，还能提高心肺功能，锻炼下肢肌力和增强全身耐力。

然而，户外骑行受诸多因素的制约，如多变的天气、复杂的道路情况等等。而且骑行时间多限制在白天，因为如果在夜间骑行，那么不佳的视野有可能导致骑行者意外受伤。在此背景下，不受场地、天气条件和时间约束的室内骑行台应运而生。传统的骑行台是机械式，功能单一，操作也是机械式的调节。并且，机械骑行台没有任何辅助设备，也不能将训练数据具体地呈现给用户，因此用户无法进行科学有效的锻炼健身。

随着信息技术的发展，骑行台开始智能化、信息化，能实时显示骑行数据的智能骑行台渐渐取代了机械式骑行台受到骑友们的青睐。智能骑行台将智能穿戴设备与机械骑行台结合起来，将训练数据如心率、骑行功率等直观地呈现给用户。然而，单单只有孤零零的、冷冰冰的数据呈现在屏幕上，骑行用户无法获得沉浸式的体验感；长时间局限于闭塞的房间内的进行骑行训练，也会使骑行用户感到乏味。

Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让开发者轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。骑行系统与Unity3D相结合，或许也能带给骑行者更身临其境的体验。一款视觉体验更生动、骑行路感更真实、运动控制更流畅的智能骑行系统，是用户所期待的。

发明内容

为了弥补现有的智能骑行训练系统的真实感和趣味性较差的不足，本发明设计了一种骑行路感真实、运动控制流畅精确的虚拟智能骑行系统，包括基于 Unity3D引擎的虚拟3D场景、阻力模拟算法和运动控制算法，可满足骑行用户在设计的虚拟场景中进行骑行挑战的需求。

本发明主要采用的技术方案为：

一种基于Unity3D引擎的虚拟智能骑行系统，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。

进一步，所述虚拟场景阻力模拟模块中，计算骑行用户所处虚拟场景位置的阻力档位以传递给下位机，包含以下步骤：