一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统和方法与流程

1.本发明属于飞行体验座舱的控制系统技术领域，具体而言，涉及一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统和方法。


背景技术：

2.随着国家发展，人民生活水平越来越高，人们对外出观光旅游越来越向往。为了让人们节省旅游成本，国内各大主题公园都引进了大型球幕飞行影院项目，内有可移动升降的飞行体验座舱、座舱前配备有半圆形巨型球幕(球幕尺寸可按照座舱配备数量大小尺寸不一)，用大型激光投影机投射具有人文风景的数字内容电影在球幕上，呈现立体电影效果。游客乘坐飞行式体验座舱，移动到巨型球幕前，可以裸眼看到立体电影，体验座舱可以升降、俯仰、左右侧倾、配合电影快速移动画面，游客就可以感觉到飞越名胜古迹、人文景观、畅游大自然的美好体验。
3.基于上述，我司于2020年07月31日申请的、2020年10月27日公开的申请号为cn202010756369.0的发明专利申请，其公开了本发明提供了悬挂式六自由度飞行座舱的数字影视系统及其工作方法，属于数字影视系统技术领域，该悬挂式六自由度飞行座舱的数字影视系统包括观影舱、行走支撑组件、悬挂吊架、驱动机构、电动缸和椅架组件，所述观影舱的内部分别设置有上客区和观影区，所述观影区内壁的一侧安装有电动卷闸门，所述观影区的内部安装有球幕，所述观影区位于所述球幕的一侧设置有投影机、另一侧设置有音箱；所述行走支撑组件包括行走钢板和行进齿条，所述行走钢板设置在所述上客区内壁的两侧，所述行走钢板的上方固定连接有支撑梁，本发明通过球幕、投影机、音箱以及配合六自由度电动缸的使用，可达到快速吸引游客眼球和提高娱乐体验的效果。
4.但是，上述技术方案还存在着几个问题：一是飞行座舱达到预订位置后，位置传感器会向控制系统发送反馈信号，反馈信号中存在许多杂波，不利于控制系统的识别；二是球幕和控制系统具有时间差，导致影片放映时的故事情节与飞行座舱的姿态动作不匹配。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统和方法，其目的在于解决现有的飞行座舱达到预订位置后，位置传感器会向控制系统发送反馈信号，反馈信号中存在许多杂波，不利于控制系统的识别和球幕和控制系统具有时间差，导致影片放映时的故事情节与飞行座舱的姿态动作不匹配的问题。
6.鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
7.第一方面，一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统，包括：
8.姿态定义模块，所述姿态定义模块用于构建三维运行动画并生成理论运行数据；
9.时间校正模块，所述时间校正模块用于将自身时间和球幕的实时时间进行校正；
10.信号增益模块，所述信号增益模块用于获得所述飞行体验座舱的反馈电信号，并将所述反馈电信号处理成增益电信号；
11.信号处理模块，所述处理模块用于将所述增益电信号转换为数字模拟信号，并将所述数字模拟信号进行滤杂，得到可用数字信号；
12.实时校正模块，所述实时校正模块用于获得所述飞行体验座舱的实时运行数据并进行校正。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述姿态定义模块包括：
14.构建单元，所述构建单元用于接收用户设定飞行体验座舱的三维模型数据，并根据所述三维模型数据构建所述三维运行动画；
15.生成单元，所述生成单元用于将所述三维运行动画按帧处理，生成得到所述理论运行数据。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述时间校正模块包括：
17.第一获得单元，所述第一获得单元用于访问服务器集群获得互联网的标准时间；
18.第一比较单元，所述第一比较单元用于将所述标准时间与自身时间进行比较，得到第一差值；
19.第一校正单元，所述第一差值用于根据所述第一比较结果对所述自身时间进行校准。
20.作为本发明的一种优选技术方案，所述时间校正模块还包括：
21.第一采集单元，所述第一采集单元用于影片放映前采集所述球幕的当前时间；
22.第二比较单元，所述第二比较单元用于将所述当前时间与所述自身时间比较，得到第二差值；
23.判断单元，所述判断单元用于判断所述第二差值的是否需校正，得到判断结果；
24.第二校正单元，所述第二校正单元用于根据所述判断结果对所述当前时间进行校准。
25.作为本发明的一种优选技术方案，所述判断结果为：
26.若所述第二差值落入第一范围，则无需校正；
27.若所述第二差值落入第二范围，则需校正。
28.作为本发明的一种优选技术方案，所述信号增益模块包括：
29.第二获得单元，所述第二获得单元用于获得飞行体验座舱的反馈电信号；
30.抑制单元，所述抑制单元用于识别所述反馈电信号含有的脉冲干扰信号，并对所述脉冲干扰信号进行干扰预制处理；
31.信号增益单元，所述信号增益单元用于将所述反馈电信号进行增益处理，得到所述增益电信号。
32.作为本发明的一种优选技术方案，所述信号处理模块包括：
33.信号转换单元，所述信号转换单元用于将所述增益电信号进行数模转换，得到所述数字模拟信号；
34.识别单元，所述识别单元用于识别所述数字模拟信号中的信号波动段；
35.滤除单元，所述滤除单元用于将所述信号波动段进行滤除处理，得到所述可用数字信号。
36.作为本发明的一种优选技术方案，所述实时校正模块包括：
37.第二采集单元，所述第二采集单元用于实时采集所述飞行体验座舱的所述实时运
行数据；
38.第三比较单元，所述第三比较单元用于将所述实时运行数据与所述理论运行数据进行比较，得到比较结果；
39.第三校正单元，所述第三校正单元用于根据所述比较结果对所述实时运行数据进行校正。
40.作为本发明的一种优选技术方案，所述理论运行数据和所述实时运行数据均包含位置数据和姿态数据。
41.第二方面，本发明实施例提供一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制方法，包括以下步骤：
42.s1，获得所述飞行体验座舱的反馈电信号，并将所述反馈电信号处理成增益电信号；
43.s2，构建三维运行动画并生成理论运行数据；
44.s3，将自身时间和球幕的实时时间进行校正；
45.s4，将所述增益电信号转换为数字模拟信号，并将所述数字模拟信号进行滤杂，得到可用数字信号；
46.s5，获得所述飞行体验座舱的实时运行数据并进行校正。
47.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
48.(1)经过构建三维运行动画得到理论运行数据，并依据理论运行数据来运行，在运行之前进行时间校准，在运行过程中进行位置、姿态校正，确保故事情节与姿态进行匹配，使得游客能够身临其境，从而保证观影体验。
49.(2)经过两次的信号处理之后，能够得到纯净的可用数字信号，防止控制系统识别错误，进而发出错误指令，从而进一步确保游客的安全。
50.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
51.图1是本发明所公开的飞行体验座舱的结构示意图；
52.图2是本发明所公开的一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统的结构示意图；
53.图3是本发明所公开的一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制方法的流程图。
54.附图标记说明：1、飞行体验座舱；2、球幕；100、姿态定义模块；110、构建单元；120、生成单元；200、时间校正模块；210、第一获得单元；220、第一比较单元；230、第一校正单元；240、第一采集单元；250、第二比较单元；260、判断单元；270、第二校正单元；300、信号增益模块；310、第二获得单元、；320、抑制单元；330、信号增益单元；400、信号处理模块；410、信号转换单元；420、识别单元；430、滤除单元；500、实时校正模块；510、第二采集单元；520、第三比较单元；530、第三校正单元。
具体实施方式
55.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
56.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
57.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
58.实施例一
59.参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种悬挂式三自由度飞行体验座舱的控制系统，包括：
60.姿态定义模块100，所述姿态定义模块100用于构建三维运行动画并生成理论运行数据；
61.时间校正模块200，所述时间校正模块200用于将自身时间和球幕2的实时时间进行校正；
62.信号增益模块300，所述信号增益模块300用于获得所述飞行体验座舱1的反馈电信号，并将所述反馈电信号处理成增益电信号；
63.信号处理模块400，所述处理模块用于将所述增益电信号转换为数字模拟信号，并将所述数字模拟信号进行滤杂，得到可用数字信号；
64.实时校正模块500，所述实时校正模块500用于获得所述飞行体验座舱1的实时运行数据并进行校正。
65.在本发明的实施例中，本发明的控制系统相当于存储在计算机中。
66.进一步地，所述姿态定义模块100包括：
67.构建单元110，所述构建单元110用于接收用户设定飞行体验座舱1的三维模型数据，并根据所述三维模型数据构建所述三维运行动画；
68.生成单元120，所述生成单元120用于将所述三维运行动画按帧处理，生成得到所述理论运行数据。
69.具体而言，按帧处理为提取飞行体验座舱1在每帧图像中的位置数据和姿态数据，从而形成理论运行数据。
70.进一步地，所述时间校正模块200包括：
71.第一获得单元210，所述第一获得单元210用于访问服务器集群获得互联网的标准时间；
72.第一比较单元220，所述第一比较单元220用于将所述标准时间与自身时间进行比较，得到第一差值；
73.第一校正单元230，所述第一差值用于根据所述第一比较结果对所述自身时间进
行校准。
74.具体而言，在该实施例中，自身时间指的是控制系统的时间，因此，需将自身时间与标准时间进行比较。然而，对于校正也做出了一个校准周期；例如，飞行体验座舱1每天在第一次运行之前进行一次时间校准。
75.第一采集单元240，所述第一采集单元240用于影片放映前采集所述球幕2的当前时间；
76.第二比较单元250，所述第二比较单元250用于将所述当前时间与所述自身时间比较，得到第二差值；
77.判断单元260，所述判断单元260用于判断所述第二差值的是否需校正，得到判断结果；
78.第二校正单元270，所述第二校正单元270用于根据所述判断结果对所述当前时间进行校准。
79.所述判断结果为：若所述第二差值落入第一范围，则无需校正；若所述第二差值落入第二范围，则需校正。
80.具体而言，球幕2在每次放映影片之前，将当前时间与自身时间进行一次比较，并根据判断结果进行校正。例如，第一范围为1s之内，第二范围为超过1s。
81.以上，控制系统进行时间校准，其主要目的是避免各种指令的发送和接收超前或延时，数据的发送和接收超前或延时；并且，球幕2进行时间校准，使之与控制系统保持一致，确保故事情节对应各种动作，使得游客能够身临其境，从而保证观影体验。
82.进一步地，所述信号增益模块300包括：
83.第二获得单元310，所述第二获得单元310用于获得飞行体验座舱1的反馈电信号；
84.抑制单元320，所述抑制单元320用于识别所述反馈电信号含有的脉冲干扰信号，并对所述脉冲干扰信号进行干扰预制处理；
85.信号增益单元330，所述信号增益单元330用于将所述反馈电信号进行增益处理，得到所述增益电信号。
86.具体而言，通过第一位置传感器检测到飞行体验座舱1到达观影区之后，第一位置传感器向控制系统发送反馈电信号。此时的反馈电信号由于在传输的过程中受到各种影响，其中存在着许多杂乱的波段，即脉冲干扰信号；由此，需先利用抑制单元320对脉冲干扰信号进行干扰预制处理。
87.进一步地，所述信号处理模块400包括：
88.信号转换单元410，所述信号转换单元410用于将所述增益电信号进行数模转换，得到所述数字模拟信号；
89.识别单元420，所述识别单元420用于识别所述数字模拟信号中的信号波动段；
90.滤除单元430，所述滤除单元430用于将所述信号波动段进行滤除处理，得到所述可用数字信号。
91.具体而言，识别单元420在识别的过程中，将数字模拟信号分割为多个振幅段，寻找每段振幅的正弦波的最大幅值、负弦波的最小幅值，统计同一最大幅值的第一出现频率、同一最小幅值的第二出现频率，分别将第一出现频率的和第二出现频率定义为滤除线。也就是说，滤除单元430对于超过滤除线的信号波动段进行滤除处理。
92.以上，经过两次的信号处理之后，能够得到纯净的可用数字信号，防止控制系统识别错误，进而发出错误指令，从而进一步确保游客的安全。
93.进一步地，所述实时校正模块500包括：
94.第二采集单元510，所述第二采集单元510用于实时采集所述飞行体验座舱1的所述实时运行数据；
95.第三比较单元520，所述第三比较单元520用于将所述实时运行数据与所述理论运行数据进行比较，得到比较结果；
96.第三校正单元530，所述第三校正单元530用于根据所述比较结果对所述实时运行数据进行校正。
97.具体而言，飞行体验座舱1上还分别有第二位置传感器和陀螺仪；也就是说，第二采集单元510向第二位置传感器和陀螺仪分别采集实时的位置数据和姿态数据。第三校正单元530将实时运行数据校正之后，并将实时运行数据下发给电动缸，从而可调整飞行体验座舱1的姿态。
98.其中，所述理论运行数据和所述实时运行数据均包含位置数据和姿态数据。
99.实施例二
100.本发明实施例还公开了一种悬挂式三自由度飞行体验座舱1的控制方法，参照附图2所示，包括以下步骤：
101.s1，获得所述飞行体验座舱1的反馈电信号，并将所述反馈电信号处理成增益电信号；
102.s2，构建三维运行动画并生成理论运行数据；
103.s3，将自身时间和球幕2的实时时间进行校正；
104.s4，将所述增益电信号转换为数字模拟信号，并将所述数字模拟信号进行滤杂，得到可用数字信号；
105.s5，获得所述飞行体验座舱1的实时运行数据并进行校正。
106.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
107.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
108.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
109.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
110.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
111.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。