[发明专利]农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术，特别是一种农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法及装置，以及一种农业装备虚拟样机生成方法及装置。

背景技术

现代农业装备制造业是我国装备制造业中一个十分重要的行业，直接为农业、农村、农民服务，为农业现代化提供机械装备。现代农业装备的发展水平直接影响我国农业部门的技术水平和经济效益。在现代农业生产中大量地运用农业装备，是提高农业机械化水平、提高农业生产率和农产品商品化率、保证粮食生产安全性和提高农民收入的最直接、最有效的途径。

现代农业装备的开发、设计、制造和使用，离不开大量的科学试验。长期以来，面对农业装备品种多、使用条件复杂、对产品性能、寿命、成本等方面要求高，影响产品质量的因素多等状况，在农业装备研发的同时要伴随着大量而繁杂的试验工作。而要建立必要的试验场地、使用大量的各种试验仪器设备、投入大量的试验费用、配备庞大的实验队伍、花费大量的试验时间已经不能适应当前对产品上市周期日益缩短的要求。

随着试验理论和技术的快速发展，试验手段的不断完善，尤其微电子技术、计算机技术、仿真技术和传感器技术的飞速发展，促进了试验工作的高度自动化，传统仪器已经不能很好地满足现代农业装备试验需要，而虚拟试验技术的发展为现代农业装备试验测试系统的设计和开发提供了新的思路和新平台。近年来，随着虚拟现实技术的不断发展，建立具有沉浸感的设计试验系统已经成为新的发展趋势。申请号为“200410089063”，名称为“一种虚拟样机的仿真方法”的中国发明专利申请，公开了一种虚拟样机的仿真方法，但该方法仅能实现虚拟样机安装过程的运动仿真，而无法实现设计者与产品用户在设计阶段信息的互相反馈，因而无法使设计者全方位吸收、采纳产品用户对新产品的意见和建议。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不受季节、场地、时间和次数的限制，并可对虚拟试验过程进行回放、再现和重复的农业装备的虚拟样机在虚拟场景中的运动仿真与控制方法及装置，以及基于其的农业装备虚拟样机的生成方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，包括如下步骤：

试验模型加载步骤，包括：

建立虚拟现实场景模型步骤，根据试验地块的海拔高度及地表特征数据生成所述试验地块的数字地形模型，将所述数字地形模型转换为所述农业装备作业的虚拟现实场景模型；

建立农业装备虚拟现实模型步骤，建立所述农业装备的三维模型，并生成符合所述虚拟现实场景模型要求的农业装备整机虚拟现实模型；

农业装备汇入虚拟现实场景步骤，基于仿真驱动平台的图形环境用户界面，载入所述的虚拟现实场景模型及所述农业装备虚拟现实模型；

虚拟试验步骤，在所述虚拟现实场景模型中对所述三维模型进行运动仿真，运行所述农业装备虚拟现实模型并对其进行操控仿真；

虚拟试验评价步骤，利用虚拟仪表，对应所述农业装备虚拟试验的不同参数，实现所述虚拟现实场景中所述农业装备的运动状态参数的调用与显示并对其进行虚拟试验评价。

上述的农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，其中，所述建立虚拟现实场景模型步骤包括：

试验地块数据采集，获取试验地块的地形海拔数据，将其转换成三维建模软件支持的文件；

生成三维数字地形模型，把转化得到所述文件导入到生成软件中，设定转换参数，生成三维数字地形模型；

加载地形纹理数据，得到所需的虚拟场景。

上述的农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，其中，所述加载地形纹理数据包括：

在地形窗口的等高线比例尺中，为地形的不同海拔指定加载到纹理调板中的纹理；

或使用地形窗口中的Texture面板，为其指定带有地形坐标信息的地形纹理；

或使用间接纹理，先将地形多边形的颜色、纹理和材质属性对应到一个图案上，再将该图案映射到地形模型上。

上述的农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，其中，所述建立虚拟现实场景模型步骤还包括：

添加地形特征，将存储为矢量格式的地形特征数据转换为数字特征地形数据，并将所述数字特征地形数据导入地形模型数据库中。

上述的农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，其中，所述地形特征包括道路、桥梁、地表建筑、自然景观和/或河流湖泊。

上述的农业装备在虚拟场景中的运动仿真与控制方法，其中，所述建立农业装备虚拟现实模型步骤包括：