[发明专利]一种基于增强现实的帆船辅助训练路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于增强现实的帆船辅助训练路径规划方法，包括如下步骤：通过赛场环境参数采集模块获取帆船训练环境的气象参数；通过帆船定位模块对帆船的实时运动状态数据进行收集，利用赛场环境GIS模块将帆船的运动状态动态地在电子地图上以图形的方式形象直观地显示出来；结合前面获取的环境参数，运用改进的A*算法计算出帆船前行的最佳计算路径；增强显示处理模块将计算出的最优路径呈现出来。本发明能够根据采集到的场景参数规划出行驶最优路径，并且实时地以增强现实的方式呈现在相关设备上。

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其是一种基于增强现实的帆船辅助训练路径规划方法。

背景技术

国际帆船比赛，经常在强风中进行，风速每秒10～15米，既要保持航向和把握航速，又要避免翻船，这就需要运动员尽力去控制帆和船，保持船的平衡；同时又要以清醒的头脑去掌握周围的环境、水的流速、流向和气流变化。而想要获得这些能力，唯一的方法便是有效的训练。

然而我国帆船运动科技训练起步晚，技术相对落后，多表现为：(1)教练员靠经验制定训练计划，缺乏科学依据；(2)运动员在训练时靠经验来控制帆船和规划行驶路径；(3)在训练评估时，只能借助回放训练录像来评估训练效果，主观性太强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于增强现实的帆船辅助训练路径规划方法，能够根据采集到的场景参数规划出行驶最优路径，并且实时地以增强现实的方式呈现在运动员所佩戴的增强现实眼镜或其他相机显示一体设备上。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于增强现实的帆船辅助训练装置，包括：帆船定位模块、赛场环境GIS模块、赛场环境参数采集模块、中心数据处理计算机和增强现实处理模块；帆船定位模块、赛场环境GIS模块、赛场环境参数采集模块和增强现实处理模块都与中心数据处理器相连。

优选的，帆船定位模块包括空间部分、地面控制部分和用户设备部分，空间部分和地面控制部分为用户设备部分提供位置信息，用户设备部分包括北斗信号接收机以及无线数据传输设备。

优选的，赛场环境GIS模块把赛场环境、帆船行驶轨迹和相关赛场环境参数显示在矢量电子地图上。

相应的，一种基于增强现实的帆船辅助训练路径规划方法，包括如下步骤：

(1)通过赛场环境参数采集模块获取帆船训练环境的水温、海流、浪高、水位、周期海洋气象参数，并通过固定式测风测温仪采集实时的方向和风速数据；

(2)通过帆船定位模块对帆船的实时运动状态，包括经度、纬度、速度、航行方向的数据进行收集，利用赛场环境GIS模块将帆船的运动状态动态地在电子地图上以图形的方式形象直观地显示出来；

(3)结合步骤(1)获取的环境参数，运用改进的A*算法计算出帆船前行的最佳计算路径；

(4)增强显示处理模块利用增强现实的方法将计算出的最优路径呈现在帆船运动员所佩戴的增强现实眼镜或其他相机显示一体设备上。

优选的，步骤(3)中，结合步骤(1)获取的环境参数，运用改进的A*算法计算出帆船前行的最佳计算路径具体为：

将测得的风速或水流速度转换成光滑的高度虚拟场，并在格点上使用有限差分法离散化上述问题求解线性方程获得虚拟高度场h(x,y)；之后，更新格点坐标为(x,y,h)，并使用此三维坐标取代传统A*算法中的二维坐标，计算各相邻格点间的距离；